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Redis是一個(gè)開(kāi)源的底層使用C語(yǔ)言編寫的Key-Value存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。可用于緩存、事件發(fā)布訂閱、高速隊(duì)列等場(chǎng)景。而且支持豐富的數(shù)據(jù)類型：string（字符串）、Hash（哈希）、List（列表）、Set（無(wú)序集合）、Zset（sorted set：有序集合）。

Redis在項(xiàng)目中的應(yīng)用場(chǎng)景：

1、緩存數(shù)據(jù)

最常用，對(duì)經(jīng)常需要查詢且變動(dòng)不是很頻繁的數(shù)據(jù) 常稱作熱點(diǎn)數(shù)據(jù)。

2、消息隊(duì)列

相當(dāng)于消息訂閱系統(tǒng)，比如ActiveMQ、RocketMQ。如果對(duì)數(shù)據(jù)有較高一致性要求時(shí)，還是建議使用MQ。

3、計(jì)數(shù)器

比如統(tǒng)計(jì)點(diǎn)擊率、點(diǎn)贊率，Redis具有原子性，可以避免并發(fā)問(wèn)題。

4、電商網(wǎng)站信息

大型電商平臺(tái)初始化頁(yè)面數(shù)據(jù)的緩存。比如去哪兒網(wǎng)購(gòu)買機(jī)票的時(shí)候首頁(yè)的價(jià)格和你點(diǎn)進(jìn)去的價(jià)格會(huì)有差異。

5、熱點(diǎn)數(shù)據(jù)

比如新聞網(wǎng)站實(shí)時(shí)熱點(diǎn)、微博熱搜等，需要頻繁更新?？倲?shù)據(jù)量比較大的時(shí)候直接從數(shù)據(jù)庫(kù)查詢會(huì)影響性能。

在單節(jié)點(diǎn)服務(wù)器我們通常是這樣的。

隨著企業(yè)的發(fā)展、業(yè)務(wù)的擴(kuò)展。面對(duì)海量的數(shù)據(jù)，直接使用MySQL會(huì)導(dǎo)致性能下降，數(shù)據(jù)的讀寫也會(huì)非常慢。于是我們就可以搭配緩存來(lái)處理海量數(shù)據(jù)。

于是現(xiàn)在我們是這樣的：

上圖只是簡(jiǎn)述了緩存的作用，當(dāng)數(shù)據(jù)繼續(xù)增大我們需要利用主從復(fù)制技術(shù)來(lái)達(dá)到讀寫分離。

數(shù)據(jù)庫(kù)層直接與緩存進(jìn)行交互，如果緩存中有數(shù)據(jù)直接返回客戶端，如果沒(méi)有才會(huì)從MySQL中去查詢。從而減小了數(shù)據(jù)庫(kù)的壓力，提升了效率。

平時(shí)發(fā)布了一款新手機(jī)，會(huì)有搶購(gòu)活動(dòng)。同一時(shí)間段，服務(wù)端會(huì)收到很多的下單請(qǐng)求。

我們需要使用Redis的原子操作來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)“單線程”。首先我們把庫(kù)存存在一個(gè)列表中，假設(shè)有10件庫(kù)存，就往列表中push10個(gè)數(shù)，這個(gè)數(shù)沒(méi)有實(shí)際意義，僅僅只是代表10件庫(kù)存。

搶購(gòu)開(kāi)始后，每到來(lái)一個(gè)用戶，就從列表中POP一個(gè)數(shù)，表示用戶搶購(gòu)成功。當(dāng)列表為空時(shí)，表示已經(jīng)被搶光了。因?yàn)榱斜淼腜OP操作是原子的，即使有很多用戶同時(shí)到達(dá)，也是依次執(zhí)行的。

題外話：還有的搶購(gòu)是直接在前端頁(yè)面限制請(qǐng)求，這些請(qǐng)求直接被前端攔截，并沒(méi)有到后端服務(wù)器。

Redis為什么會(huì)這么快？

1、Redis是純內(nèi)存操作，需要的時(shí)候需要我們手動(dòng)持久化到硬盤中。

2、Redis是單線程，從而避開(kāi)了多線程中上下文頻繁切換的操作。

3、Redis數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)數(shù)據(jù)的操作也比較簡(jiǎn)單。

4、使用底層模型不同，它們之間底層實(shí)現(xiàn)方式以及與客戶端之間通信的應(yīng)用協(xié)議不一樣，Redis直接自己構(gòu)建了VM機(jī)制 ，因?yàn)橐话愕南到y(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)的話，會(huì)浪費(fèi)一定的時(shí)間去移動(dòng)和請(qǐng)求

5、使用多路I/O復(fù)用模型，非阻塞I/O。

前面提到了Redis支持五種豐富的數(shù)據(jù)類型，那么在不同場(chǎng)景下我們?cè)撛趺催x擇呢？

字符串是最常用的數(shù)據(jù)類型，他能夠存儲(chǔ)任何類型的字符串，當(dāng)然也包括二進(jìn)制、JSON化的對(duì)象、甚至是Base64編碼之后的圖片。在Redis中一個(gè)字符串最大的容量為512MB，可以說(shuō)是無(wú)所不能了。

常用作存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、比如論壇系統(tǒng)中可以用來(lái)存儲(chǔ)用戶的ID、昵稱、頭像、積分等信息。如果需要修改其中的信息，只需要通過(guò)Key取出Value進(jìn)行反序列化修改某一項(xiàng)的值，再序列化存儲(chǔ)到Redis中。

對(duì)于Hash結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)，由于Hash結(jié)構(gòu)會(huì)在單個(gè)Hash元素在不足一定數(shù)量時(shí)進(jìn)行壓縮存儲(chǔ)，所以可以大量節(jié)約內(nèi)存。這一點(diǎn)在String結(jié)構(gòu)里是不存在的。

List的實(shí)現(xiàn)為一個(gè)雙向鏈表，即可以支持反向查找和遍歷，更方便操作，不過(guò)帶來(lái)了部分額外的內(nèi)存開(kāi)銷，Redis內(nèi)部的很多實(shí)現(xiàn)，包括發(fā)送緩沖隊(duì)列等也都是用的這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。另外，可以利用lrange命令，做基于Redis的分頁(yè)功能，性能極佳，用戶體驗(yàn)好。

set對(duì)外提供的功能與List類似是一個(gè)列表的功能，特殊之處在于set是可以自動(dòng)排重的，當(dāng)你需要存儲(chǔ)一個(gè)列表數(shù)據(jù)，又不希望出現(xiàn)重復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)，這個(gè)時(shí)候就可以選擇使用set。

可以按照某個(gè)條件的權(quán)重進(jìn)行排序，比如可以通過(guò)點(diǎn)擊數(shù)做出排行榜的數(shù)據(jù)應(yīng)用。

真正意義上來(lái)講數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)和緩存的數(shù)據(jù)是不可能一致的，數(shù)據(jù)分為最終一致和強(qiáng)一致兩類。如果業(yè)務(wù)中對(duì)數(shù)據(jù)的要求必須強(qiáng)一致那么就不能使用緩存。緩存能做的只能保證數(shù)據(jù)的最終一致性。

我們能做的只能是盡可能地保證數(shù)據(jù)的一致性。不管是先刪庫(kù)再刪緩存還是先刪緩存再刪庫(kù)，都可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的情況，因?yàn)樽x和寫操作是并發(fā)的，我們沒(méi)辦法保證他們的先后順序。具體應(yīng)對(duì)策略還是要根據(jù)業(yè)務(wù)需求來(lái)定，這里就不贅述了。

Redis存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)我們可以設(shè)置他的過(guò)期時(shí)間。但是這個(gè)Key是怎么刪除的呢？

一開(kāi)始我認(rèn)為是定時(shí)刪除，后來(lái)發(fā)現(xiàn)并不是這樣，因?yàn)槿绻〞r(shí)刪除，需要一個(gè)定時(shí)器來(lái)不斷地負(fù)責(zé)監(jiān)控這個(gè)Key，雖然內(nèi)存釋放了，但是非常消耗CPU資源。

Redis過(guò)期刪除采用的是定期刪除，默認(rèn)是每100ms檢測(cè)一次，遇到過(guò)期的Key則進(jìn)行刪除，這里的檢測(cè)并不是順序檢測(cè)，而是隨機(jī)檢測(cè)。

那這樣會(huì)不會(huì)有漏網(wǎng)之魚？顯然Redis也考慮到了這一點(diǎn)，當(dāng)我們?nèi)プx/寫一個(gè)已經(jīng)過(guò)期的Key時(shí)，會(huì)觸發(fā)Redis的惰性刪除策略，直接回干掉過(guò)期的Key。

內(nèi)存淘汰是指用戶存儲(chǔ)的一部分Key是可以被Redis自動(dòng)的刪除，從而會(huì)出現(xiàn)從緩存中查不到數(shù)據(jù)的情況。加入我們的服務(wù)器內(nèi)存為2G、但是隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展緩存的數(shù)據(jù)已經(jīng)超過(guò)2G了。

但是這并不影響我們程序的運(yùn)行，因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)的可見(jiàn)內(nèi)存并不受物理內(nèi)存的限制。物理內(nèi)存不夠用沒(méi)關(guān)系，計(jì)算機(jī)會(huì)從硬盤中劃出一片空間來(lái)作為虛擬內(nèi)存。這就是Redis設(shè)計(jì)兩種應(yīng)用場(chǎng)景的初衷：緩存、持久存儲(chǔ)。

緩存只是為了緩解數(shù)據(jù)庫(kù)壓力而添加的一層保護(hù)層，當(dāng)從緩存中查詢不到我們需要的數(shù)據(jù)就要去數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢了。如果被黑客利用，頻繁去訪問(wèn)緩存中沒(méi)有的數(shù)據(jù)，那么緩存就失去了存在的意義，瞬間所有請(qǐng)求的壓力都落在了數(shù)據(jù)庫(kù)上，這樣會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)連接異常。

解決方案：

1、后臺(tái)設(shè)置定時(shí)任務(wù)，主動(dòng)地去更新緩存數(shù)據(jù)。這種方案容易理解，但是當(dāng)Key比較分散的時(shí)候，操作起來(lái)還是比較復(fù)雜的。

2、分級(jí)緩存。比如設(shè)置兩層緩存保護(hù)層，1級(jí)緩存失效時(shí)間短，2級(jí)緩存失效時(shí)間長(zhǎng)。有請(qǐng)求過(guò)來(lái)優(yōu)先從1級(jí)緩存中去查找，如果在1級(jí)緩存中沒(méi)有找到相應(yīng)數(shù)據(jù)，則對(duì)該線程進(jìn)行加鎖，這個(gè)線程再?gòu)臄?shù)據(jù)庫(kù)中取到數(shù)據(jù)，更新至1級(jí)和2級(jí)緩存。其他線程則直接從2級(jí)線程中獲取。

3、提供一個(gè)攔截機(jī)制，內(nèi)部維護(hù)一系列合法的Key值。當(dāng)請(qǐng)求的Key不合法時(shí)，直接返回。

緩存雪崩就是指緩存由于某些原因（比如宕機(jī)、Cache服務(wù)掛了或者不響應(yīng)）整體Crash掉了，導(dǎo)致大量請(qǐng)求到達(dá)后端數(shù)據(jù)庫(kù)，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)崩潰，整個(gè)系統(tǒng)崩潰、發(fā)生災(zāi)難，也就是上面提到的緩存擊穿。