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Redis HyperLoglog基数统计

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Redis 经常使用的数据类型有字符串、列表、散列、集合和有序集合,但这些类型并不能满足所有的应用场景,因此,Redis 的后续版本不断的扩增其他数据类型来增强 Redis 适用能力。在 Redis 2.8.9 版本中新增了 HyperLogLog 类型。

什么是HyperLoglog

HyperLoglog 是 Redis 重要的数据类型之一,它非常适用于海量数据的计算、统计,其特点是占用空间小,计算速度快。

HyperLoglog 采用了一种基数估计算法,因此,最终得到的结果会存在一定范围的误差(标准误差为 0.81%)。每个 HyperLogLog key 只占用 12 KB 内存,所以理论上可以存储大约2^64个值,而 set(集合)则是元素越多占用的内存就越多,两者形成了鲜明的对比 。

HyperLoglog 使用起来较为方便,但是其内部原理较为复杂,不建议大家深入研究,只要会用即可。

基数定义

基数定义:一个集合中不重复的元素个数就表示该集合的基数,比如集合 {1,2,3,1,2} ,它的基数集合为 {1,2,3} ,所以基数为 3。HyperLogLog 正是通过基数估计算法来统计输入元素的基数。

HyperLoglog 不会储存元素值本身,因此,它不能像 set 那样,可以返回具体的元素值。HyperLoglog 只记录元素的数量,并使用基数估计算法,快速地计算出集合的基数是多少。

场景应用

HyperLogLog 也有一些特定的使用场景,它最典型的应用场景就是统计网站用户月活量,或者网站页面的 UV(网站独立访客)数据等。

UV 与 PV(页面浏览量) 不同,UV 需要去重,同一个用户一天之内的多次访问只能计数一次。这就要求用户的每一次访问都要带上自身的用户 ID,无论是登陆用户还是未登陆用户都需要一个唯一 ID 来标识。

当一个网站拥有巨大的用户访问量时,我们可以使用 Redis 的 HyperLogLog 来统计网站的 UV (网站独立访客)数据,它提供的去重计数方案,虽说不精确,但 0.81% 的误差足以满足 UV 统计的需求。

常用命令

HyperLoglog命令
命令 说明
PFADD key element [element ...] 添加指定元素到 HyperLogLog key 中。
PFCOUNT key [key ...] 返回指定 HyperLogLog key 的基数估算值。
PFMERGE destkey sourcekey [sourcekey ...] 将多个 HyperLogLog key 合并为一个 key。
 

基本命令

HyperLogLog 提供了三个常用命令,分别是PFADDPFCOUNTPFMERGE

下面看一组实例演示:假设有 6 个用户(user01-user06),他们分别在上午 8 与 9 点访问了www.biancheng.netC语言中文网。
#向指定的key中添加用户
127.0.0.1:6379> PFADD user:uv:2021011308 user01 user02 user03
(integer) 1
#向指定的key中添加用户
127.0.0.1:6379> PFADD user:uv:2021011309 user04 user05
(integer) 1
#统计基数值
127.0.0.1:6379> PFCOUNT user:uv:2021011308
(integer) 3
#重复元素不能添加成功,其基数仍然为3
127.0.0.1:6379> PFADD user:uv:2021011308 user01 user02
(integer) 0
127.0.0.1:6379> PFCOUNT user:uv:2021011308
(integer) 3
#添加新元素值
127.0.0.1:6379> PFADD user:uv:2021011308 user06
(integer) 1
#基数值变为4
127.0.0.1:6379> PFCOUNT user:uv:2021011308
(integer) 4
#统计两个key的基数值
127.0.0.1:6379> PFCOUNT user:uv:2021011308 user:uv:2021011309
(integer) 6
#将两个key值合并为一个
127.0.0.1:6379> PFMERGE user:uv:2021011308-09 user:uv:2021011308 user:uv:2021011309
OK
#使用合并后key统计基数值
127.0.0.1:6379> PFCOUNT user:uv:2021011308-09
(integer) 6

在线练习工具:https://try.redis.io/
查看更多命令:https://redis.io/commands

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