Java学习笔记之Redis篇

缓存中间件

同为缓存中间件，Memcache和Redis的区别：

Memcache：代码层次类似Hash
支持简单数据类型、不支持数据持久化存储、不支持主从、不支持分片

Redis：数据类型丰富、支持数据磁盘持久化存储、支持主从、支持分片

多路I/O复用模型及Redis常见问题

Redis采用的I/O多路复用函数：epoll/kqueue/evport/select的其中一种。

下图为select系统调用，作用是监控多个文件的可读可写情况：

Redis选择多路复用函数的条件：

• 具体情况具体分析；
• 优先选择时间复杂度为O(1)的多路复用函数作为底层实现；
• 采用时间复杂度为O(n)的select作为保底；
• 基于react设计模式监听I/O事件。

Redis的基本数据类型：string、hash、list、set、sorted set、hyperloglog（计数）、geo
（存储地理位置信息）

问题：如何从许多key中找出一类固定前缀的key？

答：keys ***指令（隐患：keys返回的是所有匹配的key，数量过多时会造成服务卡顿）；
scan cursor match *** count ***指令（

1. 基于游标的迭代器，需要基于上一次的游标延续之前的迭代过程；
2. 以0作为游标开始一次新的迭代，直到命令返回游标0完成一次遍历；
3. 不保证每次执行都返回某个给定数量的元素，支持模糊查询；
4. 一次返回的数量不可控，只能是大概率符合count参数。

）

问题：如何解决SETNX长期有效？

答：EXPIRE key seconds：设置key的生存时间，当key过期时（生存时间为0），会被自动删除；缺点：原子性得不到满足。

问题：如何通过Redis实现分布式锁？

答：set key value [EX ***] [PX ***] [NX|XX]
EX second：设置键的过期时间为second秒
PX millisecond：设置键的过期时间为millisecond秒
NX：键不存在时，才对键进行设置操作
XX：键存在时，才对键进行设置操作

问题：大量的key同时过期会发生什么？

答：集中过期，由于清除大量的key耗费时间，服务会出现短暂卡顿。（设置key的过期时间时加入随机数可解决问题）

问题：如何使用Redis做异步队列？

答：使用list作为队列：

1. rpush生产消息，lpop消费消息（缺点是没有等到队列中有值就直接消费；可利用应用层的sleep机制去调用lpop重试）
2. blpop key timout：阻塞直到队列有消息或超时（缺点是只能有一个消费者消费）

使用pub/sub主题订阅模式：

发送者发送（publish）消息，订阅者订阅（subscribe）消息；订阅者可以订阅任意数量的频道。（缺点是消息的发布是无状态的，无法保证可达，订阅者关闭再上线后所订阅的会被清除无法接收消息）

Redis持久化

RDB（快照）持久化：保存某个时间点的全量数据快照

• save：阻塞Redis的服务器进程，直到RDB文件被创建完毕
• bgsave：fork一个子进程来创建RDB文件，不阻塞服务器进程

缺点：

• 内存数据的全量同步，数据量大时不可避免地出现大量I/O严重影响性能；
• 如果Redis突然挂掉则最近一次快照间的数据会丢失。

自动触发RDB持久化的条件：

• 根据redis.conf配置里的save m n定时触发；（机制是bgsave）
• 主从复制时，主节点自动触发；
• 执行Debug Reload；
• 执行Shutdown且没有开启AOF持久化。

AOF（append only file）持久化：保持写状态

• 记录下除了查询以外的所有变更数据库状态的指令；
• 以append的形式追加保存到AOF文件中（增量）

RDB和AOF的优缺点：

• RDB优点：全量数据快照，文件小，恢复快；
• RDB缺点：无法保存最近一次快照之后的数据；
• AOF优点：可读性高，适合保存增量数据，数据不易丢失；
• AOF缺点：文件体积大，恢复时间长。

pipeline的好处：

1. pipeline和Linux的管道机制类似；
2. Redis基于请求/响应模型，单个请求处理需要一一应答；
3. pipeline批量执行指令，节省多次IO往返的时间；
4. 有顺序依赖的指令建议分批发送。

Redis的同步机制

全同步过程

1. slave发送sync命令到master；
2. master启动一个后台进程，将Redis中的数据快照保存到文件中；
3. master将保存数据快照期间接收的写命令缓存起来；
4. master完成写文件操作后，将该文件发送给slave；
5. 使用新的RDB文件替换掉旧的RDB文件；
6. master将这期间收集的增量写命令发送给slave端。

增量同步过程

1. master接收到用户的操作指令，判断是否需要传播到slave；
2. 将操作记录追加到aof文件；
3. 将操作传播到其他slave：对齐主从库；往响应缓存写入指令；
4. 将缓存中的数据发送给slave

Redis sentinel的作用：

• 监控：检查主从服务器是否运行正常；
• 提醒：通过API向管理员或者其他应用程序发送故障通知；
• 自动故障迁移：主从切换。