面试题：Redis整数集合降级对性能有哪些影响？

Question

假设Redis整数集合发生了降级，从内存占用、读写性能等方面详细分析这一过程对整个系统性能产生的影响，并说明如何在实际应用中通过优化操作尽量减少这种影响。

Answer 1

内存占用影响

• 降级前：Redis整数集合（intset）在存储整数元素时，采用紧凑的数组结构，根据元素类型动态调整存储类型（如int16_t、int32_t、int64_t），以最小化内存占用。例如，当所有元素都能以int16_t存储时，就使用该类型，内存利用率高。
• 降级后：当整数集合中插入了一个无法用当前类型存储的元素时，会发生升级（这里说的降级不太准确，实际是升级），转换为更大的类型，如从int16_t转换为int32_t。这会导致内存占用增加，因为每个元素占用的字节数增多。例如原本每个元素占用2字节，升级后可能占用4字节，整体内存需求上升。

读写性能影响

• 读性能：
  • 降级前：由于数据紧凑存储，读取操作效率较高。通过数组下标直接定位元素，时间复杂度为O(1)。
  • 降级后：虽然数据结构本质未变，依然可通过下标快速访问，但因元素变大，每次读取的数据量增加，在相同网络带宽或内存读取速度下，实际读取时间可能略有增加。
• 写性能：
  • 降级前：写入操作相对高效，直接在数组合适位置插入元素，可能涉及元素的移动，但整体操作相对简单。
  • 降级后：除了插入元素可能导致的移动，由于类型升级需要重新分配内存，将原数据复制到新的内存空间，这一过程开销较大，写性能明显下降。

优化操作减少影响

• 预分配内存：在应用初始化阶段，根据业务预估数据规模和可能出现的最大元素值，提前设置合适的初始类型。例如预计元素值不会超过int16_t范围，就初始化为int16_t类型，避免后续升级。
• 批量操作：尽量使用批量写入操作，如MSET等。这样可减少多次升级带来的性能开销，将多次小的写操作合并为一次大的操作，提升整体性能。
• 数据校验：在写入数据前，对数据进行校验，确保插入的数据符合当前整数集合的类型范围，避免不必要的升级。
• 定期清理：定期检查整数集合，如发现元素值范围长期较低，可考虑手动转换为更小的类型，释放多余内存。