極鏈科技Video++：劉偉

整理：包包

redis是一種提供多種數(shù)據(jù)類型的開源key-value存儲系統(tǒng)，通常將數(shù)據(jù)全部存儲在內(nèi)存中。

redis是目前最受歡迎的key-value存儲系統(tǒng)，是基于內(nèi)存存儲kv的數(shù)據(jù)庫，合理的使用redis作為緩存，可以極大的改善系統(tǒng)的性能和服務(wù)器請求響應(yīng)時間。

redis除了基本的kv存儲以外，還實現(xiàn)了哈希(Map), 列表(list), 集合(sets) 和有序集合(sorted sets)等數(shù)據(jù)類型；結(jié)合內(nèi)存和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特性，在業(yè)務(wù)功能實現(xiàn)的過程中，可以更靈活的實現(xiàn)很多特性。

今天介紹的是有序集合這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，我們在實際的業(yè)務(wù)過程中使用了有序集合，并且收獲到一些有價值的經(jīng)驗。

什么是有序集合

在redis提供的數(shù)據(jù)類型中，有集合（Set）和有序集合（Sorted Set），在集合中不能添加重復(fù)的元素，相同值的元素只能有一個；而有序集合可以給每個元素設(shè)置一個double類型的分數(shù)，通過這個值，redis能為集合中的成員進行從小到大的排序。

在redis中，有序集合的實現(xiàn)，使用的是一種叫[skiplist]數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以讓get、set、add和remove等操作的預(yù)期時間達到O(log N)，具體的原理，有興趣可以自己了解。

有序集合提供了豐富的操作，可以在很多應(yīng)用場景應(yīng)用。

* zunionstore 是求兩個有序集合的并集，可以用來合并兩個投票中所有參與的人的排行榜。

* zinterstore 是求兩個集合的交集，通過它，可以獲得同時參加多個候選人投票的名單列表。

* zrevrank 方便的查詢某個元素在有序集合中的位置，也就是投票的排名。

* zscore 用來查詢某個元素在集合中的分

* zrevrank 返回某個元素在集合中的位置

* zrevrangebyscore 獲取某個分數(shù)區(qū)間內(nèi)元素的排行榜

有序集合提供了從小到大和從大到小兩種排行榜，其中有rev的命令，返回的是從大到小的集合。

設(shè)計投票游戲

之所以會在投票游戲中選用redis，主要考慮高并發(fā)的支持，在實際應(yīng)用的場景中，因為投票的時候可能有很高的并發(fā)投票和實時投票結(jié)果查詢，如果所有操作都直接操作數(shù)據(jù)庫，那么會對數(shù)據(jù)庫造成較大的負載。經(jīng)過考察技術(shù)方案和實現(xiàn)成本，決定采用redis提供的有序集合，實現(xiàn)投票過程和實時排名的展示，直接讀取緩存，避免了非核心業(yè)務(wù)對數(shù)據(jù)庫的突發(fā)高并發(fā)訪問。

投票游戲的用戶故事

1. 創(chuàng)建投票的候選人

2. 創(chuàng)建用戶

3. 用戶參加活動，獲得一定數(shù)量的投票額度

4. 用戶使用投票額度為候選人投票

5. 候選人查看為自己投票的用戶的計票排名

6. 所有人查看實時的候選人選票排名

游戲流程

首先是可以有管理員，創(chuàng)建候選人和用戶，或者候選人和用戶自己注冊，這個取決于具體的場景的需要。本次demo提供的接口是用戶和候選人自己注冊的模式。存儲用戶和候選人信息，最簡單實現(xiàn)可以用redis的字符串類型key/value，本身就是hash，也可以使用redis提供的hash類型。

創(chuàng)建用戶以后，為用戶分配投票額度是要做的工作，通過redis的字符串類型，INCR實現(xiàn)，可以保證操作的原子性。投票過程同樣在這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上減去一定的值，但是為了防止并發(fā)情況下，用戶使用超過自己擁有的額度，需要設(shè)計一個鎖，只有在獲得鎖之后，才能做DECR操作。

投票扣減用戶的額度之后，就可以操作核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，有序集合。第一步是為特定的候選人增加上獲得的投票，這個是所有候選人的id作為鍵的有序集合，分數(shù)就是獲得的總票數(shù)；同時在用戶針對這名候選人的投票記錄上，也記錄每個用戶為同一個候選人投票的排名。

實現(xiàn)上面的操作之后，獲得實時投票排名，就是一件很輕松的工作。有序集合提供的操作可以簡單的查詢出各種排名有關(guān)的名單。

編碼實現(xiàn)redis的調(diào)用

設(shè)計好游戲流程之后，就可以開始直接動手實現(xiàn)了，下面用redis-cli命令，以偽代碼的形式展示一下競猜的整個流程，可以直接在redis客戶端下查看效果。

redis-cli偽代碼

1. 創(chuàng)建用戶和競選的候選人

2. 為用戶分配額度

3. 用戶投票

4. 各種榜單

下圖是運行結(jié)果：

node.js代碼

最后，我們用node.js實現(xiàn)了一個簡單的后端服務(wù)demo，javascript的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和redis SDK比較清晰的展示原生命令的調(diào)用效果。demo演示了各種api的調(diào)用，可以安裝說明，使用curl調(diào)用對應(yīng)的接口效果。

實現(xiàn)過程中，我們可以看到，如果直接使用命令，其實整個投票過程只需要非常簡單的幾個命令就可以完成。而demo中演示的代碼，相比命令，增加了很多提供接口訪問和sdk調(diào)用相關(guān)的代碼；如果最后為生產(chǎn)應(yīng)用編寫一個投票程序，根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯的需要和容量規(guī)劃，還需要考慮更多的細節(jié)，軟件開發(fā)本身也是這樣的過程，從一個簡單的想法和創(chuàng)意開始，然后需要考慮更多的現(xiàn)實場景和需求，不斷的在程序中還原出整個構(gòu)想。