Организация рейтингов с Sorted Sets
Сегодня многие компании используют геймификацию для маркетинга и вовлечения аудитории. Например, трейдинговые платформы часто запускают турниры с большими призовыми фондами. Чтобы победить в турнире, нужно заработать как можно больше денег за определенный промежуток времени. Ключевая часть любого турнира — это лидерборд (таблица с рейтингом лидеров). Рейтинги мотивируют пользователей торговать больше, чтобы обогнать соперников.
Технически организация рейтингов — интересная задача. Все данные должны храниться в надежном хранилище: например, РСУБД. Однако при средней нагрузке сервера запрос на получение данных будет выполняться долго, потому что содержит агрегации и сортировку. Чтобы клиент не ждал несколько секунд при формировании рейтинга, используется кэширование в Redis. Но как лучше хранить лидерборд в кэше?
Рассмотрим пример с турниром на трейдинговой платформе. Данные содержат идентификаторы пользователей и количество заработанных денег. По этим данным формируется рейтинг:
Хранение в JSON
Самый очевидный способ — это хранить рейтинг в сериализованном виде, например, в JSON.
Этот способ имеет несколько существенных недостатков:
очень много логики уходит на сторону приложения. Нужно реализовывать парсинг и обновление данных с сортировкой
нельзя получить лидеров рейтинга простым способом. В любом случае придется доставать список всех пользователей. А если в турнире участвует более 1 млн.
Хранение в Lists
Следующий возможный способ хранения — это Lists в Redis:
Из преимуществ такого подхода: появляется возможность получать ТОП-10 пользователей без чтения всего списка. Однако недостатки все еще присутствуют:
все значения придется парсить при каждом чтении/записи со стороны сервера
вставка/обновление рейтинга требует получения всего списка, что недопустимо при нагрузках на сервер
Redis Sorted Sets
В Redis существует структура данных Sorted Sets (отсортированные наборы), которая позволяет эффективно хранить и работать с лидербордами. Если Set представляет собой набор уникальных строк, то Sorted Set добавляет сортировку с помощью дополнительного параметра — рейтинга.
Запись
Чтобы добавить запись в лидерборд, используется команда zadd key score member [score member ...]:
При успешном добавлении нового участника возвращается единица. Если участник существовал, то он перезапишется с новым значением, и команда вернет 0.
Если участник заработал какую-то сумму, то можно прибавить ее к рейтингу командой zincrby key increment member:
В ответе возвращается новый рейтинг участника.
Получение лидерборда
Для получения списка ТОП-3 используется команда zrange key min max. По умолчанию команда вернет список от наименьшего рейтинга к наибольшему. Так как в данном примере в рейтинге хранится количество заработанных денег и необходимо, чтобы пользователь с наибольшей суммой был на первом месте, нужно передать дополнительный параметр REV:
Отсчет индексов начинается с нуля, поэтому для получения ТОП-3 используются границы 0 и 2.
Если требуется получить количество денег кроме идентификаторов пользователей, то добавляется параметр WITHSCORES:
Резюме
для кэширования рейтингов в Redis следует использовать встроенную структуру данных Sorted Sets
при использовании Sorted Sets со стороны сервера не нужно писать никакую логику Sorted Sets эффективно работает при большом количестве данных.
Добавление/обновление и чтение набора имеет алгоритмическую сложность O(log(N))
Дополнительные материалы
Вопросы для самопроверки
Какое преимущество имеет Sorted Sets в сравнении с Sets в Redis?
встроенная сортировка значений по рейтингу
возможность хранить уникальный набор данных
быстрый подсчет пересечений
Допишите команду добавления участника participant:25 в Redis-ключ tournament c рейтингом 300
___ tournament ___ ___
Допишите команду добавления 250 очков для существующего участника participant:25 в Redis-ключ tournament
___ tournament ___ ___
Допишите команду получения ТОП-3 участников из Redis-ключа tournament от большего к меньшему
___ tournament ___ ___ ___