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Redis是经常被用到的缓存中间件,也是面试过程中常被问到的。这篇文章总结了相关的技能点。继续共享互联网开发技能干货,欢迎重视我。

一、Redis是什么

REmote DIctionary Server(Redis) 是一个由Salvatore Sanfilippo写的key-value存储体系。

Redis是一个开源的运用ANSI 、C言语编写、恪守BSD协议、支撑网络、可根据内存亦可耐久化的日志型、Key-Value数据库,并供给多种言语的API。

这儿我引用了Redis教程里对Redis的描绘,很官方,可是很规范。 可根据内存亦可耐久化的日志型、Key-Value数据库。 我认为这个描绘很恰当很全面。

1.1 Redis的职业位置

Redis是互联网技能范畴运用最为广泛的存储中间件,因超高的功能、完美的文档、多方面的运用才能以及丰厚完善的客户端支撑在存储方面独立自主,广受好评,特别以其功能和读取速度而成为了范畴中最受喜爱的中间件。底子上每一个软件公司都会运用Redis,其间包含许多大型互联网公司,比方京东、阿里、腾讯、github等。因而,Redis也成为了后端开发人员必不可少的技能。

1.2 常识图谱

在我看来,学习每一项技能,都需求有一个明晰的头绪和结构,否则你也不知道自己会了哪些、还有多少没学会。就像一本书,假如没有目录章节,也就失去了魂灵。

因而我企图总结出Redis的常识图谱,也称为脑图,如下图所示,或许常识点不是很全,后续会不断更新弥补。

本系列文章的常识点也会和这个脑图底子共同,本文先介绍Redis的底子常识,后续文章会具体介绍Redis的数据结构、运用、耐久化等多个方面。

二、Redis长处

2.1 速度快

作为缓存东西,Redis最广为人知的特色便是快,到底有多快呢?Redis单机qps(每秒的并发)能够抵达110000次/s,写的速度是81000次/s。 那么,Redis为什么这么快呢?

  • 绝大部分恳求是朴实的内存操作,十分快速;
  • 运用了许多查找操作都特别快的数据结构进行数据存储,Redis中的数据结构是专门规划的。如HashMap,查找、刺进的时刻复杂度都是O(1);
  • 选用单线程,避免了不必要的上下文切换和竞赛条件,也不存在多进程或许多线程导致的切换而耗费CPU,不用去考虑各种锁的问题,不存在加锁、开释锁操作,没有由于或许呈现死锁而导致的功能耗费;
  • 用到了非堵塞I/O多路复用机制。

2.2 丰厚的数据类型

Redis有5种常用的数据类型:String、List、Hash、set、zset,每种数据类型都有自己的用途。

2.3 原子性,支撑业务

Redis支撑业务,而且它的一切操作都是原子性的,一起Redis还支撑对几个操作兼并后的原子性履行。

2.4 丰厚的特性

Redis具有丰厚的特性,比方能够用作分布式锁;能够耐久化数据;能够用作音讯行列、排行榜、计数器;还支撑publish/subscribe、告诉、key过期等等。当咱们要用中间件来处理实际问题的时分,Redis总能发挥出自己的用途。

三、Redis和Memcache比照

Memcache和Redis都是优异的、高功能的内存数据库,一般咱们提到Redis的时分,都会拿Memcache来和Redis做比照。(为什么要做比照呢?当然是要衬托出Redis有多好,没有比照,就没有损伤~)比照的方面包含:

  1. 存储方法
  • Memcache把数据悉数存在内存之中,断电后会挂掉,无法做到数据的耐久化,且数据不能超过内存巨细。
  • Redis有一部分数据存在硬盘上,能够做到数据的耐久性。
  1. 数据支撑类型
  • Memcache对数据类型支撑相对简略,只支撑String类型的数据结构。
  • Redis有丰厚的数据类型,包含:String、List、Hash、Set、Zset。
  1. 运用的底层模型
  • 它们之间底层完成方法以及与客户端之间通讯的运用协议不相同。
  • Redis直接自己构建了VM机制 ,由于一般的体系调用体系函数,会糟蹋必定的时刻去移动和恳求。

4) 存储值巨细

  • Redis最大能够存储1GB,而memcache只要1MB。

看到这儿,会不会觉得Redis特别好,满是长处,白璧无瑕?其实Redis仍是有许多缺陷的,这些缺陷往常咱们该怎么战胜呢?

四、Redis存在的问题及处理方案

4.1 缓存数据库的双写共同性的问题

问题:共同性的问题是分布式体系中很常见的问题。共同性一般分为两种:强共同性和终究共同性,当咱们要满意强共同性的时分,Redis也无法做到完美无瑕,由于数据库和缓存双写,肯定会呈现不共同的状况,Redis只能确保终究共同性。

处理:咱们怎么确保终究共同性呢?

  • 第一种方法是给缓存设置必定的过期时刻,在缓存过期之后会主动查询数据库,确保数据库和缓存的共同性。
  • 假如不设置过期时刻的话,咱们首先要选取正确的更新战略:先更新数据库再删去缓存。但咱们删去缓存的时分也或许呈现某些问题,所以需求即将删去的缓存的key放到音讯行列中去,不断重试,直到删去成功停止。

4.2 缓存雪崩问题

问题: 咱们应该都在电影里看到过雪崩,开端很安静,然后一会儿就开端坍塌,具有很强的毁灭性。这儿也是相同的,咱们履行代码的时分将许多缓存的实效时刻设定成相同,接着这些缓存在同一时刻都会实效,然后都会从头拜访数据库更新数据,这样会导致数据库衔接数过多、压力过大而溃散。

处理:

  • 设置缓存过期时刻的时分加一个随机值。
  • 设置双缓存,缓存1设置缓存时刻,缓存2不设置,1过期后直接回来缓存2,而且发动一个进程去更新缓存1和2。

4.3 缓存穿透问题

问题: 缓存穿透是指一些非正常用户(黑客)成心去恳求缓存中不存在的数据,导致一切的恳求都会集到到数据库上,然后导致数据库衔接反常。

处理:

  • 使用互斥锁。缓存失效的时分,不能直接拜访数据库,而是要先获取到锁,才能去恳求数据库。没得到锁,则休眠一段时刻后重试。
  • 选用异步更新战略。不管key是否取到值,都直接回来。value值中保护一个缓存失效时刻,缓存假如过期,异步起一个线程去读数据库,更新缓存。需求做缓存预热(项目发动前,先加载缓存)操作。
  • 供给一个能敏捷判别恳求是否有用的阻拦机制。比方使用布隆过滤器,内部保护一系列合法有用的key,敏捷判别出恳求所带着的Key是否合法有用。假如不合法,则直接回来。

4.4 缓存的并发竞赛问题

问题:

缓存并发竞赛的问题,首要发生在多线程对某个key进行set的时分,这时会呈现数据不共同的状况。

比方Redis中咱们存着一个key为amount的值,它的value是100,两个线程一起都对value加100然后更新,正确的成果应该是变为300。可是两个线程拿到这个值的时分都是100,最终成果也便是200,这就导致了缓存的并发竞赛问题。

处理

  • 假如多线程操作没有次序要求的话,咱们能够设置一个分布式锁,然后多个线程去抢夺锁,谁先抢到锁谁就能够先履行。这个分布式锁能够用zookeeper或许Redis自身去完成。
  • 能够使用Redis的incr指令。
  • 当咱们的多线程操作需求次序的时分,咱们能够设置一个音讯行列,把需求的操作加到音讯行列中去,严厉依照行列的先后履行指令。

五、Redis的过期战略

Redis跟着数据的增多,内存占用率会继续变高,咱们认为一些键抵达设置的删去时刻就会被删去,可是时刻到了,内存的占用率仍是很高,这是为什么呢?

Redis选用的是守时删去慵懒删去的内存筛选机制。

5.1 守时删去

守时删去和守时删去是有差异的:

  • 守时删去是有必要严厉依照设定的时刻去删去缓存,这就需求咱们设置一个守时器去不断地轮询一切的key,判别是否需求进行删去。可是这样的话cpu的资源会被大幅度地占有,资源的使用率变低。所以咱们挑选选用守时删去,。
  • 守时删去是时刻由咱们定,咱们能够每隔100ms进行查看,但仍是不能查看一切的缓存,Redis仍是会卡死,只能随机地去查看一部分缓存,可是这样会有一些缓存无法在规守时刻内删去。这时慵懒删去就派上用场了。

5.2 慵懒删去

举个简略的比如:中学的时分,平常作业太多,底子做不完,教师说下节课要讲这个卷子,你们都做完了吧?其实有许多人没做完,所以需求鄙人节课之前赶忙补上。

慵懒删去也是这个道理,咱们的这个值按理说应该没了,可是它还在,当你要获取这个key的时分,发现这个key应该过期了,赶忙删了,然后回来一个'没有这个值,现已过期了!'。

现在咱们有了守时删去 + 慵懒删去的过期战略,就能够无忧无虑了吗?并不是这样的,假如这个key一向不拜访,那么它会一向停留,也是不合理的,这就需求咱们的内存筛选机制了。

5.3 Redis的内存筛选机制

Redis的内存筛选机制一般有6种,如下图所示:

那么咱们怎么去装备Redis的内存筛选机制呢?

在Redis.conf中咱们能够进行装备

# maxmemory-policy allkeys-lru

六、小结

本文初探Redis,大约收拾出了Redis的常识图谱,对照之下能够发现Redis居然有这么多的常识点需求学习;接着咱们剖析了Redis的优缺陷,知道了其根据内存的高效的读写速度和丰厚的数据类型,也剖析了Redis面临数据共同性、缓存穿透、缓存雪崩等问题时该怎么处理;最终咱们了解了Redis的过期战略和缓存筛选机制。

信任咱们现已对Redis有了一些了解,下篇文章咱们将剖析Redis的数据结构、每一种数据类型是怎么完成的、对应的指令有哪些。

转自:https://my.oschina.net/u/4007037/blog/3045328