《Redis高并发雪崩危机:用Lua脚本与分片策略化解内存爆炸》

面试官提问:Redis高并发雪崩危机

面试官:小兰,现在假设你接手了一个紧急任务,公司某个服务在高并发场景下出现了严重的性能问题。具体表现为:Redis内存占用突然激增,服务响应时间从10ms飙升至1000ms,甚至导致系统崩溃。你需要在10分钟内诊断问题,并提出解决方案。你打算如何处理这个问题?


小兰的回答

小兰:哇,这听起来像是超级英雄级别的任务!让我想想……首先,我得去看看Redis的监控面板,就像侦探破解谜案一样。我猜应该是某些key被塞满了垃圾数据,就像我上次用Redis存了上万条狗的名字一样,结果内存直接爆了!

嗯,Redis内存激增肯定是因为写入操作太多,或者某些key没有被清理。我得赶紧用redis-cli看看哪些key占用了最多内存。对了,我最近听说Redis支持分片,就像把一个大蛋糕切成小块一样,这样每个 Redis 实例的压力就小多了!

至于分布式锁,我可以用 Lua 脚本实现。Lua 脚本就像魔法咒语一样,可以让 Redis 做更多复杂的事情。我会写一个 Lua 脚本来控制并发,比如用 SETNXGET 组合来实现分布式锁,保证只有一个线程能操作关键资源。

不过,为了防止雪崩效应,我得用分片策略,把数据分散到不同的 Redis 节点上。这样即使其中一个节点挂了,其他节点还能继续工作。就像我上次去公园,人太多了,我就分成了几个小组,每个小组去不同的区域玩,这样就不会卡住了!

哦,对了!我得赶紧重启 Redis,清理缓存,然后用 Lua 脚本优化一下写入逻辑。 Redis 的 Lua 脚本执行效率很高,我可以用它来批量操作数据,这样就不会卡在高并发场景下啦!


正确解析

  1. 诊断问题的核心思路

    • 监控与分析
      • 查看 Redis 的内存使用情况(INFO memory)。
      • 使用 MEMORY USAGE 检查哪些 key 占用内存最多。
      • 检查是否存在过期键未清理(DBSIZE 与实际内存占用不匹配)。
      • 分析 Redis 的命令执行情况(SLOWLOG),查找高延迟命令。
    • 排查高并发场景下的问题
      • 检查是否所有请求都集中写入同一 Redis 实例,导致单点压力过大。
      • 分析是否有重复或无用的数据写入(如缓存的过期策略未设置)。
      • 确认是否存在分布式锁的竞争问题,导致大量线程卡在等待锁的过程中。
  2. 使用 Lua 脚本优化

    • 分布式锁实现
      local key = KEYS[1]
      local value = ARGV[1]
      local timeout = ARGV[2]
      if redis.call("exists", key) == 0 then
          return redis.call("set", key, value, "PX", timeout)
      end
      return nil
      
      • Lua 脚本可以确保分布式锁的原子性,避免竞争条件。
    • 批量操作优化: 使用 Lua 脚本批量处理数据,减少网络往返次数,提升性能。
  3. 分片策略缓解高并发压力

    • 数据分片
      • 按照业务逻辑将数据分散到多个 Redis 节点上。
      • 使用一致性哈希(如 Redis Cluster 或第三方分片工具)。
    • 请求分担
      • 在客户端实现负载均衡,将请求均匀分配到不同的 Redis 实例。
      • 使用 Redis Cluster 的原生分片功能,自动管理分片和容错。
  4. 长期解决方案

    • 缓存过期策略
      • 设置合理的缓存过期时间,定期清理无用数据。
      • 使用 EXPIREEXPIREAT 命令管理 key 的生命周期。
    • 限流与降级
      • 对高并发请求进行限流,避免 Redis 被恶意攻击或过载。
      • 实现服务降级策略,关键业务优先,非核心功能暂时关闭。
    • 监控与报警
      • 部署实时监控系统(如 Prometheus + Grafana),监控 Redis 的 QPS、内存使用率、延迟等指标。
      • 设置告警阈值,发现异常时及时通知运维团队。

面试官总结

面试官:小兰,你的方案虽然充满了创意,但从技术细节来看,还有不少需要完善的地方。比如,Redis 的 Lua 脚本虽然高效,但不能滥用,否则可能带来性能问题;分片策略需要结合业务场景设计,不能简单地“切蛋糕”。建议你多看看 Redis 官方文档和一些性能优化的案例,尤其是在高并发场景下的最佳实践。

小兰:啊?这就结束了?我还想说用 Redis 存储我的宠物名字云游记呢!那我……我先去把 Lua 脚本变成“魔法咒语”再说吧!

(面试官无奈扶额,结束面试)

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