Redis,分布式系统中不可少的缓存中间件

1.为什么要用缓存

内存在整个计算机系统来说也就是一个缓存,CPU操作内存速度很快;因为操作数据的时候,先从硬盘中取出数据放到内存中,然后CPU操作数据

缓存:提升访问效率,将一些频繁访问地放在缓存里面

image.png

常见的缓存:
Ehcache:继承在应用服务器里面内,很好集成,方便简易;容量小
Mem cache:存储类型很单一,就是字符串
Redis:存储类型丰富,性能非常高,可靠性高
下面重点介绍Redis
1.Redis是一种nosql (not only sql)
有以下特性:
key value 双列集合 map
value 支持多种多样 :

  • string
  • hash(相当于对象)
  • list
  • set
  • sorttedSet
    key 有过期特性,唯一的;
    2.Redis具有发布订阅功能
    3.Redis具有一定的持久化的特性

2.数据类型String,分布式锁

2.1 String的基本操作

image.png

默认是-1,即永久存储的
设置过期时间:
image.png

如果我们这时候再set同一个key,里面的值会被覆盖掉

2.2 setnx

setnx:只有当key不存在的时候才能设置成功,否则设置失败

image.png

设置成功会返回1,否则为0
可以起到分布式锁的作用
锁的意思是,拿着锁去操作资源,我有了这把锁就可以把资源给锁上,只有我才可以用,其他人只能选择等待。
image.png

如图:
当我们处于分布式环境下想要操作同一个资源的时候,我们可以用同一个key然后setnx。谁set成功了,谁就获得该锁,然后可以获取到资源,然后进行操作。

3.Hash,list,set操作

3.1 Hash操作

如下图所示:
hmset:可以设置一个对象,属性:值形式
hgetall key 可以获取key 的所有值
hget key field :获得单个属性的值
hset key field :设置单个属性的值
下面是演示:


image.png

image.png

3.2 List

list的基本指令:
lpush:把一个元素压栈;
lrange:显示指定范围内的所有元素;如果上限大于List长度 ,则返回所有元素
lindex:返回某一个索引的值
lpop:从栈顶移除一个元素
rpop:从栈底移除一个元素
下面是演示:


image.png

3.3 Set

sadd:添加元素;
smembers:获取set的元素
spop:移除元素;
srem:删除一个元素;
sinter:找出两个集合的交集
sdiff:找出两个集合的差集
下面是演示:


image.png

3.4 SortedSet

sortedSet可以用来做排行榜,因为每个key后面都会一定的分数,根据分数来排序

zdd:添加元素

zrange:返回所有元素,已经按分数排序
有一个可以倒序输出的指令,因此我们如果做排行榜的话,可以将销量作为分数,商品的名字作为member

image.png

4.Java代码操作Redis

1.首先引入jedis的包;
2.然后根据api去操作就好了。非常简单,和我们操作命令行差不多。详情参考一下网上的DEMO

5.Redis发布订阅

要有订阅者和发布者的存在
可以起到异步解耦的作用。比如:异步发短信这些和主要逻辑功能没关系的,可以考虑用发布订阅这些。
让多个系统进行通信。
这里知道有这个概念就好了。因此我们平时在开发中,Redis这个发布订阅功能用的不多,我们有专业的各种MQ帮我们处理。

6.Redis事务

6.1Redis事务的演示

multi:开启事务
exec:执行事务
演示:


image.png

上面演示的是成功的情况。而失败的情况一般包含两种

  • 语法失败,不会执行操作
  • 第二种情况,语法没有出错,两个的key相同,会入队列。执行事务的时候,会把脏数据放进去;如图:
    image.png

    注意:Redis不是关系型数据库,Redis没有回滚的概念

6.2 watch的演示

watch:监控的key,在事务无法改变key
unwatch:撤销监控


image.png

总结:
Redis事务非常鸡肋,生产上几乎不会用,面试会问问

7.Redis持久化

有两种方式:一种是快照,一种是AOF

7.1快照(一般不会用):持久化到磁盘

我们在redis.conf文件中可以找到对应的配置


image.png

900 1:900s以内,有一个key改变就把一个Key放磁盘里面
300 10:300s以内,有10个key发生改变,会持久化到磁盘
以此类推
优点:
会把所有的数据持久化到磁盘
缺点:
效率低,影响性能和数据的浪费
如果要禁用的话直接把save禁止掉

7.2AOF(append only file)

只是把改变的添加到某一个磁盘里面,当下次Redis启动的时候就加载这些改动的部分

image.png

把No改为Yes就可以启用AOF模式
AOF也有三种模式,一般我们会用第二种模式

  • appendfsync always:只要添加一条就放到磁盘里面,效率低(一般不用)
  • appendfsync everysec:每秒中有多少改变都写到磁盘(就算Redis挂了,有些数据丢失,影响不会那么大)
  • appendfsync no:多久同步一次,不是我们控制的,完全依赖于操作系统,Redis(一般不用)
    AOF和快照模式的比较
    存储结构:
    内容是redis通讯协议(RESP )格式的命令文本存储。
    比较
    1、aof文件比rdb更新频率高,优先使用aof还原数据。
    2、aof比rdb更安全也更大
    3、快照性能比aof好
    4、如果两个都配了优先加载AOF。

7.3Redis内存

Redis是一个内存数据库
Redis的容量依赖于内存的大小
Redis可以自己设定内存大小
如果我们自己设了内存大小的话,同时要设置内存策略;
Redis默认使用的是LRU算法
LRU算法:
长时间不用的数据(key),会从Redis中删除

8.Redis面试理论

Redis集群出现之前如果实现高可用:
主从复制,主服务器要什么改变都复制到从服务器
缺点:
数据量会非常大,每一个从服务器数据量和主服务器一样
3.0以后Redis有了集群的解决方案。

8.1Redis Cluster分区实现原理

槽(slot)概念
Redis Cluster中有一个16384长度的槽的概念,他们的编号为0、1、2、3……16382、16383。这个槽是一个虚拟的槽,并不是真正存在的。正常工作的时候,Redis Cluster中的每个Master节点都会负责一部分的槽,当有某个key被映射到某个Master负责的槽,那么这个Master负责为这个key提供服务,至于哪个Master节点负责哪个槽,这是可以由用户指定的,也可以在初始化的时候自动生成(redis-trib.rb脚本)。这里值得一提的是,在Redis Cluster中,只有Master才拥有槽的所有权,如果是某个Master的slave,这个slave只负责槽的使用,但是没有所有权。


image.png

这张图的意思是:比如我们有一个客户端请求了某个key发现不在某个节点上,该节点会找到这个key所在的节点,然后返回给客户端,让客户端重新发起请求。

8.2Redis的线程模型

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Redis是单线程,单进程的程序。一个指令来了,先放进队列里面,先进先出;为什么单线程还这么快,因为是运行在内存里面,CPU操作内存速度是非常快的

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