redis

Redis

作者：codeyuyu
原文：https://juejin.im/post/5b99d4bce51d450e7a24b66e

Redis数据类型

1. String字符串
   格式: set key value
   string类型是二进制安全的。意思是redis的string可以包含任何数据。
   比如jpg图片或者序列化的对象 。 string类型是Redis最基本的数据类型，一个键最大能存储512MB。

2. Hash（哈希）
   格式: hmset key field1 value1 field2 value2
   Redis hash 是一个键值(key=>value)对集合。
   Redis hash 是一个string类型的field和value的映射表，hash特别适合用于存储对象。

3. list（列表）
   Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）
   格式: lpush key value
   在 key 对应 list 的头部添加字符串元素
   格式: rpush key value
   在 key 对应 list 的尾部添加字符串元素
   格式: lrem key index
   key 对应 list 中删除 count 个和 value 相同的元素
   格式: llen key
   返回 key 对应 list 的长度

4. Set（集合）
   格式: sadd key value
   Redis的Set是string类型的无序集合。
   集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是O(1)。

5. zset(sorted set：有序集合)
   格式: zadd key score value
   Redis zset 和 set 一样也是string类型元素的集合,且不允许重复的成员。
   不同的是每个元素都会关联一个double类型的分数。redis正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。
   zset的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。

Redis持久化

持久化就是把内存的数据写到磁盘中去，防止服务宕机了内存数据丢失。
Redis 提供了两种持久化方式:

RDB（默认）

rdb是 Redis DataBase 缩写
功能核心函数rdbSave(生成RDB文件)和rdbLoad（从文件加载内存）两个函数

165d0e6e66621bd.jpg

AOF RDB：

Aof是 Append-only file 缩写
每当执行服务器(定时)任务或者函数时 flushAppendOnlyFile 函数都会被调用， 这个函数执行以下两个工作
aof写入保存：

• WRITE：根据条件，将 aof_buf 中的缓存写入到 AOF 文件
• SAVE：根据条件，调用 fsync 或 fdatasync 函数，将 AOF 文件保存到磁盘中。

存储结构:
内容是redis通讯协议(RESP )格式的命令文本存储。

165d0e6e6a764065.jpg

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. rdb性能比aof好
4. 如果两个都配了优先加载AOF

redis通讯协议(RESP )

RESP 是redis客户端和服务端之前使用的一种通讯协议； RESP 的特点： 实现简单、快速解析、可读性好

Redis 有哪些架构模式?讲讲各自的特点

一文掌握Redis主从复制、哨兵、Cluster三种集群模式

单机版

redis_单机版.jpg

特点：简单
问题：

1. 内存容量有限
2. 处理能力有限
3. 无法高可用。

主从复制

redis_主从复制.jpg

Redis 的复制（replication）功能允许用户根据一个 Redis 服务器来创建任意多个该服务器的复制品。
其中被复制的服务器为主服务器（master），而通过复制创建出来的服务器复制品则为从服务器（slave）。 只要主从服务器之间的网络连接正常，主从服务器两者会具有相同的数据，主服务器就会一直将发生在自己身上的数据更新同步 给从服务器，从而一直保证主从服务器的数据相同。
特点：

1. master/slave 角色
2. master/slave 数据相同
3. 降低 master 读压力在转交从库

问题：

1. 无法保证高可用
2. 没有解决 master 写的压力
3. 主从不一致问题

哨兵

reids_哨兵.jpg
Redis sentinel 是一个分布式系统中监控 redis 主从服务器，并在主服务器下线时自动进行故障转移。
其中三个特性：

1. 监控（Monitoring）： Sentinel 会不断地检查你的主服务器和从服务器是否运作正常。
2. 提醒（Notification）： 当被监控的某个 Redis 服务器出现问题时， Sentinel 可以通过 API 向管理员或者其他应用程序发送通知。
3. 自动故障迁移（Automatic failover）： 当一个主服务器不能正常工作时， Sentinel 会开始一次自动故障迁移操作。

特点：

1. 保证高可用
2. 监控各个节点
3. 自动故障迁移

缺点：

1. 主从模式，切换需要时间丢数据
2. 没有解决 master 写的压力

集群（proxy 型）

redis_集群_proxy.jpg

Twemproxy 是一个 Twitter 开源的一个 redis 和 memcache 快速/轻量级代理服务器；
Twemproxy 是一个快速的单线程代理程序，支持 Memcached ASCII 协议和 redis 协议。

特点：

1. 多种 hash 算法：MD5、CRC16、CRC32、CRC32a、hsieh、murmur、Jenkins
2. 支持失败节点自动删除
3. 后端 Sharding 分片逻辑对业务透明，业务方的读写方式和操作单个 Redis 一致

缺点：

1. 增加了新的 proxy，需要维护其高可用。
2. 故障转移逻辑需要自己实现，其本身不能支持故障的自动转移可扩展性差，进行扩缩容都需要手动干预

集群（直连型）：

redis_集群_直连型.jpg

从redis 3.0之后版本支持redis-cluster集群，Redis-Cluster采用无中心结构，每个节点保存数据和整个集群状态,每个节点都和其他所有节点连接。
特点：

1. 无中心架构（不存在哪个节点影响性能瓶颈），少了 proxy 层。
2. 数据按照 slot 存储分布在多个节点，节点间数据共享，可动态调整数据分布。
3. 可扩展性，可线性扩展到 1000 个节点，节点可动态添加或删除。
4. 高可用性，部分节点不可用时，集群仍可用。通过增加 Slave 做备份数据副本
5. 实现自动故障转移，节点之间通过 gossip 协议交换状态信息，用投票机制完成 Slave 到 Master的角色提升。

缺点：

1. 资源隔离性较差，容易出现相互影响的情况。
2. 数据通过异步复制,不保证数据的强一致性

什么是一致性哈希算法？什么是哈希槽？

这两个问题篇幅过长 网上找了两个解锁的不错的文章

https://www.cnblogs.com/lpfuture/p/5796398.html
https://blog.csdn.net/z15732621582/article/details/79121213

Redis是基于CAP理论的，什么是CAP理论？

如果有人问你CAP理论是什么，就把这篇文章发给他。

Redis常用命令？

key

• del key 删除某个key(key存在时返回1,不存在则返回0)
• keys pattern 查找所有符合给定模式( pattern)的 key 。
• exists key 检查是否存在
• strlen key 返回 key 所储存的字符串值的长度。
• persist key 取消过期时间
• randomkey 随机返回一个key
• rename key newkey重命名
• type key返回数据类型
• ttl key 返回给定 key 的剩余生存时间（单位秒）

string

• set key value设置指定 key 的值
• setnx key value 只有在 key 不存在时设置 key 的值。(如果 key 已经存在，返回 0，nx 是 not exist的意思。)
• expire key seconds 设置过期时间（单位秒）
• setex key seconds value设置指定 key 的值,并将 key 的过期时间设为 seconds (以秒为单位)。
• mset key value [key value ...] 一次设置一个或多个 key 的值(成功返回 ok,失败返回 0)
• getset key value 设置 key 的值，并返回 key 的旧值。
• mget key1 [key2..]一次获取多个 key 的值。(如果对应 key 不存在，则对应返回 nil)
• incr key 将 key 中储存的数字值增一,并返回新的值。( value不是int会返回错误，key不存在，则设置 key 为1)
• incrby key increment 将 key 所储存的值加上给定的增量值（increment）。(key 不存在时，value默认为0)
• decr key 将 key 中储存的数字值减一。(key不存在时，则设置value为-1)
• decrby key decrementkey所储存的值减去给定的减量值（decrement）。
• append key value 给指定 key 的字符串值追加 value,返回新字符串值的长度。(key不存在会怎么样？)

todo 使用过Redis分布式锁么，它是怎么实现的？

先拿setnx来争抢锁，抢到之后，再用expire给锁加一个过期时间防止锁忘记了释放。
如果在setnx之后执行expire之前进程意外crash或者要重启维护了，那会怎么样？
set指令有非常复杂的参数，这个应该是可以同时把setnx和expire合成一条指令来用的！

todo 使用过Redis做异步队列么，你是怎么用的？有什么缺点？

一般使用list结构作为队列，rpush生产消息，lpop消费消息。当lpop没有消息的时候，要适当sleep一会再重试。
缺点：
在消费者下线的情况下，生产的消息会丢失，得使用专业的消息队列如rabbitmq等。
能不能生产一次消费多次呢？
使用pub/sub主题订阅者模式，可以实现1:N的消息队列。

什么是缓存穿透？如何避免？什么是缓存雪崩？何如避免？

缓存穿透

一般的缓存系统，都是按照key去缓存查询，如果不存在对应的value，就应该去后端系统查找（比如DB）。一些恶意的请求会故意查询不存在的key,请求量很大，就会对后端系统造成很大的压力。这就叫做缓存穿透。
如何避免？

1. 对查询结果为空的情况也进行缓存，缓存时间设置短一点，或者该key对应的数据insert了之后清理缓存。
2. 对一定不存在的key进行过滤。可以把所有的可能存在的key放到一个大的Bitmap中，查询时通过该bitmap过滤。

缓存雪崩

当缓存服务器重启或者大量缓存集中在某一个时间段失效，这样在失效的时候，会给后端系统带来很大压力。导致系统崩溃。
如何避免？

1. 在缓存失效后，通过加锁或者队列来控制读数据库写缓存的线程数量。比如对某个key只允许一个线程查询数据和写缓存，其他线程等待。
2. 做二级缓存，A1为原始缓存，A2为拷贝缓存，A1失效时，可以访问A2，A1缓存失效时间设置为短期，A2设置为长期
3. 不同的key，设置不同的过期时间，让缓存失效的时间点尽量均匀

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