Redis

最新推荐文章于 2025-06-09 12:19:21 发布

少爷风流

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分类专栏： Redis 文章标签： redis 数据库缓存

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使用Redis的原因：高性能、高并发

1、什么事Redis

Remote Dictionary Server（远程字典服务）是一个开源的使用ANSI C语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API。
Redis的数据是存在内存中的。它的读写速度非常快，每秒可以处理超过10万次读写操作。因此redis被广泛应用于缓存，另外，Redis也经常用来做分布式锁。除此之外，Redis支持事务、持久化、LUA 脚本、LRU 驱动事件、多种集群方案。

2、Redis的基本数据结构类型

五种基本类型：

String（字符串）<key, value>
是二进制安全的，可以存储图片或者序列化的对象，值最大存储为512M。
应用场景：共享session、分布式锁，计数器、限流。
Hash（哈希）<key, <key, value>>
哈希类型是指v（值）本身又是一个键值对（k-v）结构。
应用场景：缓存用户信息等。
List（列表）
用来存储多个有序的字符串。
应用场景：消息队列，文章列表。
Set（集合）.
用来保存多个不允许重复的字符串元素。
应用场景：用户标签,生成随机数抽奖、社交需求。
zset（有序集合）
已排序的字符串集合，同时元素不能重复。
应用场景：排行榜，社交需求（如用户点赞）。

三种特殊的数据结构类型：

Geospatial：Redis3.2推出的，地理位置定位，用于存储地理位置信息，并对存储的信息进行操作。
Hyperloglog：用来做基数统计算法的数据结构，如统计网站的UV。
Bitmap：用一个比特位来映射某个元素的状态。

3、Redis运行快的原因

基于内存存储实现
相对于数据存在磁盘的MySQL数据库，省去磁盘I/O的消耗。
高效的数据结构
使用SDS动态字符串
合理的数据编码
根据不同的数据类型和数据大小选择不同的编码
合理的线程模型
使用多路I/O复用技术（多个网络 I/O复用同一个线程），不在网络I/O上浪费过多的时间。
单线程模型
避免了CPU不必要的上下文切换和竞争锁的消耗。
虚拟内存机制
Redis直接自己构建了VM机制，不会像一般的系统会调用系统函数处理，会浪费一定的时间去移动和请求。

Redis的虚拟内存机制是啥呢？
虚拟内存机制就是暂时把不经常访问的数据(冷数据)从内存交换到磁盘中，从而腾出宝贵的内存空间用于其它需要访问的数据(热数据)。通过VM功能可以实现冷热数据分离，使热数据仍在内存中、冷数据保存到磁盘。这样就可以避免因为内存不足而造成访问速度下降的问题。

4、缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩

缓存穿透：
读请求访问时，缓存和数据库都没有某个值，这样就会导致每次对这个值的查询请求都会穿透到数据库

产生原因：业务涉及不合理；操作失误；非法请求。

解决方案：
1、如果是非法请求，我们在API入口，对参数进行校验，过滤非法值。
2、如果查询数据库为空，我们可以给缓存设置个空值，或者默认值。但是如有有写请求进来的话，需要更新缓存哈，以保证缓存一致性，同时，最后给缓存设置适当的过期时间。
3、使用布隆过滤器快速判断数据是否存在。即一个查询请求过来时，先通过布隆过滤器判断值是否存在，存在才继续往下查。

缓存击穿：
指热点key在某个时间点过期的时候，而恰好在这个时间点对这个Key有大量的并发请求过来，从而大量的请求打到db。

解决方案：
1.使用互斥锁方案。缓存失效时，不是立即去加载db数据，而是先使用某些带成功返回的原子操作命令，如(Redis的setnx）去操作，成功的时候，再去加载db数据库数据和设置缓存。否则就去重试获取缓存。
2. “永不过期”，是指没有设置过期时间，但是热点数据快要过期时，异步线程去更新和设置过期时间。

缓存雪崩：
指缓存中数据大批量到过期时间，而查询数据量巨大，请求都直接访问数据库，引起数据库压力过大甚至down机。

解决方案：构造Redis高可用集群。

5、Redis常见的应用场景

缓存
排行榜
计数器应用
共享Session
分布式锁
社交网络
消息队列
Redis提供了发布/订阅及阻塞队列功能，能实现一个简单的消息队列系统。但是，这个不能和专业的消息中间件相比。
位操作

6、实现Redis的高可用

Redis 实现高可用有三种部署模式：主从模式，哨兵模式，集群模式。

主从模式
Redis部署了多台机器，有主节点，负责读写操作，有从节点，只负责读操作。通过主从复制实现数据一致。
主从复制包括全量复制，增量复制两种。
哨兵模式
由一个或多个Sentinel实例组成的Sentinel系统，它可以监视所有的Redis主节点和从节点，并在被监视的主节点进入下线状态时，自动将下线主服务器属下的某个从节点升级为新的主节点。
集群模式
Cluster集群模式：实现了Redis的分布式存储。对数据进行分片，也就是说每台Redis节点上存储不同的内容，来解决在线扩容的问题。为了保证高可用，Cluster集群引入了主从复制，一个主节点对应一个或者多个从节点。当其它主节点 ping 一个主节点 A 时，如果半数以上的主节点与 A 通信超时，那么认为主节点 A 宕机了。如果主节点宕机时，就会启用从节点。