極鏈科技Video++：劉偉

整理：包包

redis是一種提供多種數據類型的開源key-value存儲系統，通常將數據全部存儲在內存中。

redis是目前最受歡迎的key-value存儲系統，是基于內存存儲kv的數據庫，合理的使用redis作為緩存，可以極大的改善系統的性能和服務器請求響應時間。

redis除了基本的kv存儲以外，還實現了哈希(Map), 列表(list), 集合(sets) 和有序集合(sorted sets)等數據類型；結合內存和數據結構的特性，在業務功能實現的過程中，可以更靈活的實現很多特性。

今天介紹的是有序集合這種數據結構，我們在實際的業務過程中使用了有序集合，并且收獲到一些有價值的經驗。

什么是有序集合

在redis提供的數據類型中，有集合（Set）和有序集合（Sorted Set），在集合中不能添加重復的元素，相同值的元素只能有一個；而有序集合可以給每個元素設置一個double類型的分數，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，使用的是一種叫[skiplist]數據結構，這種數據結構可以讓get、set、add和remove等操作的預期時間達到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，可以在很多應用場景應用。

* 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 獲取某個分數區間內元素的排行榜

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，主要考慮高并發的支持，在實際應用的場景中，因為投票的時候可能有很高的并發投票和實時投票結果查詢，如果所有操作都直接操作數據庫，那么會對數據庫造成較大的負載。經過考察技術方案和實現成本，決定采用redis提供的有序集合，實現投票過程和實時排名的展示，直接讀取緩存，避免了非核心業務對數據庫的突發高并發訪問。

投票游戲的用戶故事

1. 創建投票的候選人

2. 創建用戶

3. 用戶參加活動，獲得一定數量的投票額度

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，可以保證操作的原子性。投票過程同樣在這個數據結構上減去一定的值，但是為了防止并發情況下，用戶使用超過自己擁有的額度，需要設計一個鎖，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，就可以操作核心數據結構，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，分數就是獲得的總票數；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的名單。

編碼實現redis的調用

設計好游戲流程之后，就可以開始直接動手實現了，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

下圖是運行結果：

node.js代碼

最后，我們用node.js實現了一個簡單的后端服務demo，javascript的數據結構和redis SDK比較清晰的展示原生命令的調用效果。demo演示了各種api的調用，可以安裝說明，使用curl調用對應的接口效果。

實現過程中，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調用相關的代碼；如果最后為生產應用編寫一個投票程序，根據業務邏輯的需要和容量規劃，還需要考慮更多的細節，軟件開發本身也是這樣的過程，從一個簡單的想法和創意開始，然后需要考慮更多的現實場景和需求，不斷的在程序中還原出整個構想。