Redis基础知识科普

1.简介

Redis 是基于内存的一个Key-Value的数据库,可以持久化,单进程,存储可以有两种方式,全量和增量,存储方式可以有三种:内存、磁盘、Log。另外,Redis支持集群,分布式,主从同步等配置,可以支持每秒十几万的读/写操作,另外Redis也一定程度上支持事务。

2.Redis数据类型

  • string(字符串):类似memcache,一个Key对应一个Value
  • List(链表):双向链表,主要功能是push、pop、获取一个范围内的所有值。
  • set(集合):和数学中的集合类似,有添加删除元素,有对多个集合求交叉并集操作等。
  • zset(有序集合):有序的集合
  • hash(哈希):

3.常用场景

  • 缓存
  • 高速读/写的场景

4.Redis的常见问题/缺点

  • 缓存和数据库双写一致
    解释:对于这个问题,我们首先要知道,一致性可以分为两个,一个是最终一致性和强一致性。数据库缓存双写,就必然会存在不一致的问题,如果是强一致的需求,这样的数据就无法放入缓存。我们能做的就是最终一致性。
    解决方案:一般更新策略为,先更新数据库,在删除缓存,因为删除缓存可能会失败,如果要求最终一致性,可以考虑增加消息队列,保证数据删除成功,达到最终一致性的要求。
  • 缓存雪崩
    解释:即缓存同一时间大面积的失效,这个时候又来了一波请求,结果请求都怼到数据库上,从而导致数据库连接异常
    解决方案1:给缓存的失效时间,加上一个随机值,避免集体失效
    解决方案2:使用互斥锁,但是该方案吞吐量明显下降了
    解决方案3:双缓存。我们有两个缓存,缓存A和缓存B。缓存A的失效时间为20分钟,缓存B不设失效时间。自己做缓存预热操作。然后细分以下几个小点
    1.I 从缓存A读数据库,有则直接返回
    2.II A没有数据,直接从B读数据,直接返回,并且异步启动一个更新线程。
    3.III 更新线程同时更新缓存A和缓存B
  • 缓存穿透
    解释:什么是缓存穿透?即黑客使用某种永远不存在与内存中的key去请求,这样就会使redis失效,导致请求全部落到DB层,导致DB出现问题。
    解决方案1:利用互斥锁,缓存失效的时候,先去获得锁,得到锁了,再去请求数据库。没得到锁,则休眠一段时间重试
    解决方案2:采用异步更新策略,无论key是否取到值,都直接返回。value值中维护一个缓存失效时间,缓存如果过期,异步起一个线程去读数据库,更新缓存。需要做缓存预热(项目启动前,先加载缓存)操作
    解决方案3:提供一个能迅速判断请求是否有效的拦截机制,比如,利用布隆过滤器,内部维护一系列合法有效的key。迅速判断出,请求所携带的Key是否合法有效。如果不合法,则直接返回
  • Redis并发竞争key
    分析:这个问题大致就是,同时有多个子系统去set一个key。这个时候要注意什么呢?大家思考过么。需要说明一下,博主提前百度了一下,发现答案基本都是推荐用redis事务机制。博主不推荐使用redis的事务机制。因为我们的生产环境,基本都是redis集群环境,做了数据分片操作。你一个事务中有涉及到多个key操作的时候,这多个key不一定都存储在同一个redis-server上。因此,redis的事务机制,十分鸡肋。
    解决方案1:对更改顺序有要求的情况下,可以使用队列去更改。
    解决方案2:对更改顺序有要求的情况下,可以为请求增加时间戳。
    解决方案3:如果对顺序没有要求,则加一个分布式锁,谁抢到谁先更改。

5.Redis为什么这么快

  • 纯内存操作
  • 单线程操作,避免频繁的切换上下文
  • 采用了非阻塞I/O多路复用机制

6.Redis过期策略

redis采用的是定期删除+惰性删除策略

Redis每过100ms去检查,是否有过期的key,有过期的key则删除,另外Redis没100ms去检查key并不是检查所有的key,而是随机抽取进行检查,所以有时候过期的key也不会急事的进行删除,这时候需要补充策略,惰性删除策略。也就是,Redis在每次获取key时会去检查过期时间,如果过期了就删除,如果没有过期才返回。同时,这样也会有一个问题,就是有一些key 永远无法被删除,因为定期删除策略没有扫描到,过期key也没有在被访问过,所以会一直存在内存中,这时候需要内存淘汰机制。
为什么不用定时删除策略?因为定时删除策略会在并发时,耗费大量的CPU资源去做删除的操作,浪费资源。

内存淘汰机制:

1.no-evication(没有驱逐)党内存不足以容纳新数据写入时,新写入数据报错。
2.allkeys-lru:当内存不足以容纳新写入数据时,在键空间中,移除最近最少使用的key
3.allkeys-random:当内存不足以容纳新写入数据时,在键空间中,随机移除某个key
4.volatile-lru:当内存不足以容纳新写入数据时,在设置了过期时间的键空间中,移除最近最少使用的key。
5.volatile-random:当内存不足以容纳新写入数据时,在设置了过期时间的键空间中,随机移除某个key
6.volatile-ttl:当内存不足以容纳新写入数据时,在设置了过期时间的键空间中,有更早过期时间的key优先移除

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