Redis基础知识
1：什么是Redis
Redis是一个免费开源的高性能key-value非关系型数据库，是为了解决高并发、高扩展等一系列问题而出现的数据库解决方案。
2：Redis为什么快
| 计算机存储介质读取速度 | ||||||
| 寄存器 | 一级缓存 | 二级缓存 | 三级缓存 | 内存 | 硬盘 | 远程硬盘(光盘) |
| 速度依次降低（寄存器读取速度最高） | ||||||
Redis数据是存储在内存中的，并且是单线程（不用在线程切换、锁等问题上消耗CPU，可以通过单线程多进程实现一定的性能提升）
3：Redis如何实现持久化
Redis实现持久化主要有两种方式：写日志AOF、快照RDB
AOF就是根据配置的策略把每次操作都持久化到一个日志文件中。
AOF主要有三种持久化策略：always(每操作一次就持久化，耗能明显)、everysec(每秒持久化一次，如若宕机会丢失几秒的数据--默认，也是常用)、no(Redis根据操作系统自动持久化，不可控)。
AOF文件主要是通过AOF重写来生成的，原生的AOF文件记录的确实是每次的操作记录，但是其中明显会有许多重复冗余的数据，这个原生的AOF日志文件只能当做日志文件，而持久化需要的AOF文件实际上把内存中数据进行一次数据回溯而生成的，然后替换原生的AOF文件。
AOF重写有两种方式：手动执行AOF重写命令、通过配置文件进行配置（主要配置文件重写尺寸与文件增长率）
RDB就是在某个时刻进行Redis持久化生成一个二进制的RDB文件。
RDB主要的三种持久化策略：客户端执行save命令（同步阻塞命令）、客户端执行bgsave命令（异步非阻塞命令）、自动（通过配置文件指定持久化时机--60秒1W条、300秒10条、900秒1条数据变化的那个配置，本质还是bgsave--常用）
如果Redis重启会优先使用AOF文件（误差小），相对而言二进制的RDB文件恢复数据速度其实更快一些。RDB更加适合大数据的持久化，比如一小时、一天一次的备份。
Redis4.0版本后可以两种持久化方式混合使用。
4：Redis的多种数据结构
Redis主要有五大数据类型，以及其他的四种衍生出来的数据类型。
一：String字符串
字符串的value最大是512M，常用incr命令去做一些计数器，也可以使用它做一个分布式锁
示例：set name Jacob、get name
二：Hash
Hash的value是由 field于value成对组成的，里面的field是不会重复的(重复则覆盖)。
常用于存储对象，比如某个用户的某个商品浏览次数的自增
hincrby username productIdViewNum 1 给username这个用户的productIdViewNum 这个属性 进行自增 1
示例：hset student name Jacob、hget student name
三：List列表
List的Value是一个可重复的有序队列，所以可以进行一些左右添加、弹出的，以及在获取指定索引范围内元素的操作。
常用于最新消息的存储、Redis消息队列
示例：rpush student Jacob Lisha Abell、lindex student 1 (获取该key索引1出的元素)、lset student 1 Lili (修改该key索引1出的元素)
四：Set集合
Set的Value是不可重复并且无序的，因为是集合所以可以进行一些集合间的操作，如取交集sinter、并集sunion、差集sdiff，还有可以随机弹出一个元素等操作。
常用于共同好友、共同关注，随机抽奖等场景。
示例：sadd names Jacob Lisha Abell(如果已存在那么就不会添加--不是覆盖是直接不添加，不存在就则会添加成功)、smembers names（获取该key中的所有元素）、srandmember names 3（随机获取该key中的3个元素）
五：Sorted Set有序集合
Sorted Set是有序并没有重复元素的，它的Value由两部分组成，一个score分数，一个value值，其中score就是排序的依据。
常用于热度排行榜、特价排行榜、关注度排行榜等场景中。
示例：zadd studentScore 66 Jacob 86 Lisha 79 Abell（实际会按照分数默认从小到大排序）、zscore studentScore Jacob（获取Jacob的分数）、zrange studentScore 1 2 withscores（获取2~3排名的元素并打印分值--打印分值可选项withscores）
六：BitMap位图
BitMap主要是通过二进制数据进行存储（主要是对位的一些操作），实现使用很小的内存实现高效存储，例如布隆过滤器。
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
它里面的运算有取并集、交集、非、异或操作，还可以获取value中为上为1或者0的总数统计等。
使用场景一：假设某个网站用户有1E，并且这些用户主键是从1~1E，现在需要统计每天该网站用户的登录情况，就可以创造一个1E的位，表示从1~1E这些用户，如果对应位上的用户上线过线，则用1，否则用0表示，从而实现每日活动用户的统计。
使用场景二：每日签到，用该用户做key，然后给一个31的位，哪天签到了就给设置1，否则为0。
示例：setbit mouth202002 0 1（设置mouth202002这个key对应的value第1位的值为1）、bitcount mouth202002 0 10（获取mouth202002这个Key对应value中从0~10索引之间出现1的次数的总和）。
七：HyperLogLog基数统计
HyperLogLog使用极小内存存储某个统计数。首先该类型也是往key里面存一个一个的元素，但是这些元素并不会真的存储，而是把这些元素通过一个算法进行了记录，从而实现该类型的特定功能，就是统计、合并！该类型就3个API，pfadd添加、pfmerge合并、pfcount统计。
该类型存在一定的误差性，错误率在0.81%左右。
八：GEO地理信息定位
GEO主要是用来存放经纬度的，所以它主要功能是计算两地的距离、范围等的相关运算。
示例：geoadd citis 116.28 39.55 bj 117.12 39.08 tj（往citis这个key中存放 bj和tj两个地方的经纬度）、geopos citis bj（获取bj的经纬度）、geodist citis bj tj km（查询bj tj两个经纬度之间的距离）
九：Stream流
Stream流是5.0后才正式加入的数据类型，主要是用于解决发布订阅中相关数据的问题。
5：Redis主从复制模式
Redis主从复制主要是在slave上辅助master，数据流是单向从master流向slave的。实现主从复制可以通过在slave上执行slaveof命令，或者直接修改slave的配置文件。
单机版主从复制存在众多问题，比如master挂了，写操作无法进行。由于复制需要一定的时间，所以读操作可能会读不到数据或者读到脏数据。也可能由于网络故障导致主从复制无法正确全量完成等。所以出现了Sentinel模式。
6：Sentinel哨兵高可用模式
Sentinel主要是针对主从复制中各个节点Redis故障进行判断、通知客户端、故障转移等的一些作用。
三个定时任务
1：每10秒 每个sentinel对master以及slave进行信息交换，从而时刻知晓各个节点的关系
2：在sentinel的master节点上有个channel通道，也就是一个发布订阅消息通道，每2秒 各个sentinel节点都会通过该节点进行信息互通，从而在故障转移的时候确定Redis节点的上下线
3：每秒 每个sentinel都会与其他sentinel和Redis进行Ping操作，来发现各个节点的状态
主观下线：当一个sentinel发现某个Redis节点出现故障后，当前sentinel节点对该Redis节点标记为下线操作。
客观下线：当某个sentinel进行主观下线后会通知其他sentinel我发现了故障，我要成为sentinel的master对那个Redis进行进行下线操作，然后开始sentinel的选举，各个sentinel对那个Redis节点进行信息交换，之后进行这次的选举活动，如若选举成功则进行Redis的客观下线，实现故障转移。
故障转移：sentinel会共选择一个slave做下一任master，而原来的master会变为一个slave，当这个slave恢复正常后，回去同步新master的数据。
sentinel解决了故障转移的问题，但是毕竟还只是单机多部署，单机的瓶颈依旧存在，所以需要使用Redis Cluster分片集群模式来实现数据的扩展。
7：Redis Cluster模式
Redis Cluster主要是为了解决单机多部署中数据量的瓶颈问题的，它类似于数据库的拆表行为（水平拆分），把原本一个表的数据查分到多个表中，Redis Cluster则是把一个Redis数据库数据分片拆分到多个Redis数据库中，然后通过集群实现分布式高可用式Redis数据库。
Redis Cluster主要有三个点：
1：节点 也就是分片为几个Redis Master，节点之间通过meet实现信息互通。
2：槽 由于是分片，所以需要确定每个片存放哪个范围内的数据，Redis Cluster总共是16384个槽。
3：主从节点 主要是给每个master分配从节点，分配几个自行决定，主要是为了实现高可用。
Redis Cluster由于分片，所以不能进行批量操作，但是可以自己根据需要查询的数据进行一定的逻辑处理，然后使用适当的方式进行获取（比如 串行meet、并行IO、串行IO、hash_tag等），还有会出现ask重定向、moved异常等问题。当然实际中我们大多是直接使用smart客户端来解决这些问题，比如JjedisCluster。
Redis Cluster中某些热点key需要更新时主要可以选择两种方式：互斥锁、永不过期机制。
互斥锁：当需要更新某个热点key时，那么就是锁住该key的获取，然后进行重构，直至重构完成后再放开该key的获取。
永不过期机制：当需要更新某个热点key时，开启一个异步更新操作，如果更新过程中有获取key的操作，那么就返回原来老的值，知道更新完成后才更新当前key的值。
8：Redis雪崩与穿透与击穿
雪崩：主要是由于缓存过掉或者逻辑问题，导致大量访问直接访问数据库，这里访问的数据一般都是数据库存在的。
解决方法：主从结构，master宕机后从节点可以实现高可用。还有就是访问源限流、资源熔断、降级设置进行处理。
穿透：主要是大量请求访问Redis，而Redis没有该数据，然后去访问数据库，而数据库也没有该数据，整个过程就是一个穿透的过程（黑客或者爬虫）。
解决方法：如果整个过程是一个穿透过程，那么可以给缓存放一个一定时限的标识值，或者使用布隆过滤器。
击穿：也就是某些热点key更新时的瞬间，造成大量访问直接请求数据库。
解决方法：可通过互斥key或者永不过期机制进行处理。
如文中有所错误，还望各位多多指教。谢谢！