Redis奇幻之旅(二)2. hyperLogLog

2. hyperLogLog

​ 如果要实现这么一个功能:

​ 统计 APP或网页 的一个页面,每天有多少用户点击进入的次数。同一个用户的反复点击进入记为 1 次。

​ 聪明的你可能会马上想到,用 HashMap 这种数据结构就可以了,也满足了去重。的确,这是一种解决方法,除此之外还有其它的解决方案。

​ 问题虽不难,但当参与问题中的变量达到一定数量级的时候,再简单的问题都会变成一个难题。假设 APP 中日活用户达到百万或千万以上级别的话,我们采用 HashMap 的做法,就会导致程序中占用大量的内存。

​ 我们下面尝试估算下 HashMap 的在应对上述问题时候的内存占用。假设定义HashMap 中 Key 为 string 类型,value 为 bool。key 对应用户的Id,value是是否点击进入。明显地,当百万不同用户访问的时候。此HashMap 的内存占用空间为:100万 * (string + bool)。

​ 可以说,在上述问题目前现有的解决方案中,HashMap 是内存占用量最多的一种。如果统计量不多,那么可以使用这种方法解决问题,实现起来也简单。

​ 除此之外还有B+ 树,Bitmap 位图,以及该文章主要介绍的 HyperLogLog算法解决方案。

​ 在一定条件允许下,如果允许统计在巨量数据面前的误差率在可接受的范围内,1000万浏览量允许最终统计出少了一两万这样子,那么就可以采用HyperLogLog算法来解决上面的计数类似问题。

​ HyperLogLog 只需要12K内存就能统计2^64个数据。虽然计数存在一定的误差,但是误差率整体较低。标准误差为 0.81% 。

2.1 相关命令

  • PFADD

    PFADD key element [element ...]

    将ele添加进hll的基数计算中。流程:

    ​ 先对ele求hash(使用的是一种叫做MurMurHash的算法)

    ​ 将hash的低14位(因为总共有2的14次方个桶)作为桶的编号,选桶,记桶中当前的值为count

    ​ 从的hash的第15位开始数0,假设从第15位开始有n个连续的0(即前导0)

    ​ 如果n大于count,则把选中的桶的值置为n,否则不变

  • PFCOUNT

    PFCOUNT key [key ...]

    当参数为一个key时,返回存储在HyperLogLog结构体的该变量的近似基数,如果该变量不存在,则返回0.

    当参数为多个key时,返回这些HyperLogLog并集的近似基数,这个值是将所给定的所有key的HyperLoglog结构合并到一个临时的HyperLogLog结构中计算而得到的。

  • PFMERGE

    PFMERGE destkey sourcekey [sourcekey ...]

    将多个 HyperLogLog 合并(merge)为一个 HyperLogLog ,合并后的 HyperLogLog 的基数接近于所有输入 HyperLogLog 的可见集合(observed set)的并集。

    合并得出的 HyperLogLog 会被储存在目标变量(第一个参数)里面,如果该键并不存在,那么命令在执行之前,会先为该键创建一个空的。

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