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Appearance

redis ​

redis 是一个开源数据的 kv 数据库，它的数据放置于内存当中，常用来做缓存服务器。

安装 ​

安装

bash
//下载

wget <http://download.redis.io/releases/redis-5.0.8.tar.gz>

安装目录/usr/local/redis

//解压
tar -zxf xx

make

// 执行make install进行Redis安装

make install

//为了方便管理，将Redis文件中的conf配置文件和常用命令移动到统一文件中
mkdir bin etc

mv redis.conf /usr/local/redis/etc/

mv mkreleasehdr.sh redis-benchmark redis-check-aof redis-check-rdb redis-cli redis-server /usr/local/redis/bin/

// 启动
redis-server

// 设置绑定ip

vim /etc/redis.conf

bind xxx

// 设置后台启动redis
vim redis.conf
daemonized yes

// 查看redis进程
netstat -tunpl|grep 6379

// 链接redis客户端
redis-cli

使用 yum 安装 ​

js
//需要安装Remi的软件源
yum install -y http://rpms.famillecollet.com/enterprise/remi-release-7.rpm
//然后可以使用下面的命令安装最新版本的redis
yum --enablerepo=remi install redis
//安装完毕后，即可使用下面的命令启动redis服务
service redis start
或者
systemctl start redis

特点 ​

  • 速度快，因为数据在内存当中，类似于 HashMap
  • 支持丰富的数据类型，string, list, set, hash
  • 支持事物，操作都是原子性的
  • 丰富的特性，应用场景广泛

应用场景 ​

缓存 ​

因为 redis 的读取性能优异，每秒可以处理超过 10w 次的读写操作。redis 可以保存多种数据结构，单个 value 的最大限制是 1GB,而 memcached 只能保存1md的数据。

分布式锁 ​

因为 redis 单线程的特点，对于高并发系统，都是用多服务器部署，在进行逻辑处理的时候可以用到分布式锁来限制程序的并发。

自动过期 ​

redis 针对数据都可以设置过期时间，可以自动清理过期数据，常见的应用场景：短信验证码，活动开始和截止日期等。

秒杀的缓存层 ​

可以利用 redis 单线程的特性来控制并发，将 redis 作为缓存平台，由于其读写能力强，不易产生程序阻塞现象。

发布订阅 ​

可以使用 redis 的发布订阅模式实现一些聊天系统。

redis 问题 ​

缓存雪崩 ​

缓存雪崩，是指缓存中设置了大批量相同过期时间的数据同时过期失效，而在这一刻访问量剧增，缓存近乎失效，所有请求全部转向 DB，DB 瞬时压力过重雪崩，甚至 down 机。和缓存击穿不同的是，缓存击穿指并发查同一条数据，缓存雪崩是不同数据都过期了，很多数据都查不到从而查数据库。

解决方案：

  • 过期时间设置随机，防止同一时间大量数据过期现象发生。
  • 若 redis 缓存是分布式部署，可以把热点数据均匀分布在不同缓存数据库中。
  • 均匀设置过期时间，避免同一时期过期
  • 互斥锁，保证同一时间只有一个应用在构建缓存。
  • 双 key 策略，主 key 设置过期时间，备 key 永久，主 key 过期，返回备 key 的内容。
  • 后台更新缓存，定时更新，消息队列通知更新

缓存穿透 ​

缓存穿透是指查询一个缓存和数据库中都没有的数据，由于大部分缓存策略是被动加载的，并且出于容错考虑，如果从存储层查不到数据则不写入缓存，这将导致这个不存在的数据每次请求都要到存储层去查询，失去了缓存的意义。用户不断发起请求，在流量大时，就可能对 DB 形成巨大的压力，利用不存在的 key 频繁攻击应用也是很大的问题。

  • 缓存和数据库中都不存在的数据，可以将此 key 对应的 value 设置为一个默认的值，比如 “NULL”，并设置一个缓存的失效时间，这时在缓存失效之前，所有通过此 key 的访问都被缓存挡住了。后面如果此 key 对应的数据在 DB 中存在时，缓存失效之后，通过此 key 再去访问数据，就能拿到新的 value 了。
  • 接口层增加校验，比如用户鉴权校验，id 根据数据场景做基础校验，id<=0 的直接拦截。
  • 使用布隆过滤器判断数据是否存在

缓存击穿 ​

缓存击穿是指缓存中的一个热点 Key(比如一个秒杀商品)，在某个时间点过期的时候，恰好在这个时间点访问量剧增，对这个 Key 有大量的并发请求过来，请求发现缓存过期一般都会从后端 DB 加载数据并回设回缓存，但就在缓存中的数据还没有完全从 DB 中加载过来的这个时间段期间，并发瞬间造成大量请求直接击穿到 DB，对 DB 形成巨大压力。

缓存击穿，又叫热点 key 问题，是这三个问题中最经典的一个问题。

  • 互斥锁
  • 热点数据不设置过期时间，由后台主动更新

缓存雪崩和缓存击穿的区别 ​

缓存击穿跟缓存雪崩类似，区别就是缓存雪崩是群体失效（多个 key），缓存击穿是单体失效（一个热点 key）。

Redis 的过期策略和内存淘汰机制 ​

过期策略 ​

定期删除

定期删除指的是Redis默认每隔100ms就随机抽取一些设置了过期时间的key，检测这些key是否过期，如果过期了就将其删掉。

因为key太多，如果全盘扫描所有的key会非常耗性能，所以是随机抽取一些key来删除。这样就有可能删除不完，需要惰性删除配合。

惰性删除

惰性删除不再是Redis去主动删除，而是在客户端要获取某个key的时候，Redis会先去检测一下这个key是否已经过期，如果没有过期则返回给客户端，如果已经过期了，那么Redis会删除这个key，不会返回给客户端。

所以惰性删除可以解决一些过期了，但没被定期删除随机抽取到的key。但有些过期的key既没有被随机抽取，也没有被客户端访问，就会一直保留在数据库，占用内存，长期下去可能会导致内存耗尽。所以Redis提供了内存淘汰机制来解决这个问题。

内存淘汰机制 ​

Redis在使用内存达到某个阈值（通过maxmemory配置)的时候，就会触发内存淘汰机制，选取一些key来删除。内存淘汰有许多策略，下面分别介绍这几种不同的策略。

  • noeviction：当内存不足以容纳新写入数据时，新写入操作会报错。默认策略
  • 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。
  • 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。
  • 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。
  • 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。
  • 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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