一起聊聊redis的scan操作

Redis是一款内存中的键值存储数据库，它的数据结构简单且支持多种类型，例如字符串、哈希、列表、集合、有序集合等，可以非常快速地对数据进行增删改查操作，也可以用作缓存，以加速应用程序的性能。

在Redis中，如果要遍历所有的键值对，可以通过keys命令一次性获取所有的key，但是在数据量较大的情况下，这种做法可能会导致Redis阻塞甚至崩溃。这时候可以使用scan命令来遍历所有的键值对。

### Redis的scan命令和底层实现

scan命令的基本语法如下：

SCAN cursor [MATCH pattern] [COUNT count]

- cursor：游标， 次调用时为0，后续调用需要使用上一次返回的游标。

- match：匹配模式，可以指定匹配的key，类似于keys的参数。

- count：每次迭代的数量，如果不指定则默认为10个。

scan命令是通过迭代器（iterator）实现的，它可以分批次地返回所有匹配的键值对。在迭代器中，Redis将数据分成若干个小块，每次迭代只返回其中一小块的数据，直到扫描完所有的数据为止。

在每次迭代中，scan命令会返回两个值：游标和一批键值对。游标用来告诉Redis下一次该从哪个位置开始迭代，而键值对则是当前扫描的 key-value 数据，每次扫描的数量可以通过 count 参数进行控制。

scan命令有一个特性就是可以在keys命令无法使用的情况下慢慢地遍历所有的键值对。此外，它还可以占用比较少的资源（因为只返回一小部分数据），可以减少对Redis服务器的压力，提升系统性能。

### 使用scan命令遍历所有的键值对

为了方便演示 scan 命令，我们需要先从 Redis 中随机地写入一些数据。以下为 Python 示例代码，可以在 Redis 中添加大约一万个 key，每个 key 都使用一个整数当做它的值：

import redis
import random

r = redis.StrictRedis(host='localhost', port=6379, db=0)

for i in range(10000):
  r.set(f"key{i}", random.randint(1, 100))

有了数据之后，我们可以开始使用 scan 命令进行遍历了。假设我们要遍历所有的 key，可以使用以下 Python 代码：

cursor = 0
keys = []

while True:
  # 一次取10个
  cursor, values = r.scan(cursor=cursor, count=10)

  if not values:
    break  
  keys.extend(values)

print(len(keys))

从代码中可以看出，我们初始的 cursor 值为 0，每塊数据扫描 10 个，如果当前这一塊查找不到任何数据，则停止扫描。最终得到的 keys 列表中应该包含 10000 个 key。这个方法的优点是可以分批扫描，减少对 Redis 服务器的压力。

同时，我们也支持使用模糊匹配的方式，只获取一部分 key，匹配模式和 keys 命令一样。以下示例代码用来查找以 "key888" 开头的所有键值对：

cursor = 0
keys = []

while True:
  cursor, values = r.scan(cursor=cursor, match='key888*', count=10)

  if not values:
    break
  keys.extend(values)

print(keys)

### 总结

scan 命令是 Redis 扫描数据的一种非常有用的方法，可以分批次扫描键值对，占用的资源少，对 Redis 服务器的压力也比较小。但是使用 scan 命令需要注意以下几点：

- scan 命令有一个游标 cursor 用于返回下一次开始扫描的位置，程序需要记录下这个游标，再进行下一次扫描。如果没有记录正确，很容易导致错误。

- scan 命令虽然减少了对 Redis 服务器的压力，但也需要一定的时间和系统资源来执行，如果需要对 Redis 进行频繁的扫描，需要权衡资源的消耗和程序运行时间的长短。

- scan 命令支持模糊匹配模式，但是这会降低匹配效率，需要谨慎使用。

在实际应用中，scan 命令是非常有用的工具，可以帮助我们遍历 Redis 中所有的键值对，定位并修复数据错误和异常。但是也需要注意使用方法和注意事项，避免对系统产生不必要的影响和损耗。