redis优点
数据库的数据是存放在瓷盘中的,虽然数据库层也做了对应的缓存,但是只针对查询的内容,一般只有表中的数据不发生变动的情况下,数据库对应的cache才会起作用,但这并不能减少业务系统对数据库的操作的IO压力
热点数据的高速缓存
提高应用的响应速度
极大缓解后端数据库的压力
Memcache和Redis的区别
Memcache
代码层次类似于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
为什么Redis这么快
100000+QPS
- 完全基于内存的
- 数据结构简单,对数据的操作也简单
- 采用单线程,单线程也能处理高并发请求,多核可启动多实例
- 使用多路I/O复用模型,即非阻塞IO
传统的阻塞I/O模型
当使用read或者write对某一个文件fd文件进行读写时,如果当前fd不可读或者不可写,整个Redis服务就不会对其他的操作做出响应,导致整个服务不可用。往往多个客户端进行访问的时候就不可行
常用数据类型
String:最基本的数据类型,二进制安全
set name "redis"
get name #"redis"
set count 1
incr count
get count #"2"
## 例如记载访问数量,每用户访问就incr
Hash:String元素组成的字典,适合用于存储对象
hmset info name "Evan" age 25 sex "男"
hget info age #"25"
hset info age 26
hget info age #"26"
List:列表,按照String元素插入顺序排序
lpush list a
lpush list b
lpush list c
lrange list 0 10
# 例子,最新消息排行榜,最新插入的消息,优先展示
Set: String元素组成的无序集合,通过哈希表实现,不允许重复
sadd myset 111 # 1
sadd myset 222 # 1
sadd myset 333 # 1
sadd myset 111 # 0
smembers myset
## 共同关注,喜好等功能
Sorted Set:通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序
zadd myzset 1 a # 1
zadd myzset 3 b # 1
zadd myzset 2 c # 1
zadd myzset 3 d # 1
zrangebyscore myzset 0 10
# 从小打到排序
用于计数的HyperLogLog,用于支持存储地理位置信息的Geo
从海量Key里查询出某一固定前缀的Key
- 摸清数据规模,即问清楚边界
- KEYS pattern:查找所有符合给定模式pattern的key
keys k1* #查询出所有k1打头的数据
KEYS指令一次性返回所有匹配的key
键的数量过大会使服务卡顿
-
SCAN cursor [MATCH pattern] [COUNT count]
无阻塞的提取出指定模式的KEY列表,SCAN执行只会返回少量元素,可用于生产环境
- 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
- 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
- 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
- 一次返回的数量不可控,只能是大概率符合count参数
SCAN 0 MATCH k1* COUNT 10
# 从0开始,匹配10条k1打头的key
返回:一个是游标值,另一个是数据集合
如何通过Redis实现分布式锁
分布式锁需要解决的问题
互斥性 任意时刻只能一个客户端获取锁
安全性 锁只能被持有的客户端删除,不能被其他客户端删除
死锁 获取锁的客户端因为某些原因导致宕机,而未能释放锁
容错 当部分节点,如Redis节点宕机的时候,客户端仍然能够获取释放锁
- SETNX key value:如果不存在,则创建并赋值
时间复杂度:O(1)
返回值:设置成功,返回1;设置失败,返回0
SETNX locknx test #1
SETNX locknx task #0
get locknx #test
- EXPIRE key seconds:解决SETNX长期有效问题
EXPIRE locknx 2
SETNX locknx task #1
setnx命令和expire命令本身是原子性,但是如果代码当中放在一起就不能保证原子性了
- SET key value [EX second] [PX millisecond] [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毫秒
NX:只有键不存在的时候,才对键进行设置操作
XX: 只在键已经存在时,才对键进行设置操作
SET操作成功后返回OK,失败返回nil
set locktarget 12345 ex 10 nx
大量key同时过期
集中过期,由于清除大量key很耗时,会出现卡顿现象
解决方案:在设置key的过期时间的时候,给每个key加上随机值
如何使用Redis做异步队列
- 使用List作为队列,RPUSH生产消息,LPOP消费消息
rpush testlist aaa
rpush testlist bbb
rpush testlist ccc
lpop testlist
缺点:没有等待队列里有值就直接消费
弥补:可以通过应用层引入sleep机制去调用LPOP重试
- BLPOP key[key] timeout:阻塞直到队列有消息或者超时
客户端1:
blpop testlist 20
客户端2:
rpush testlist aaa
此时客户端1就会获取消息aaa
- 缺点:只能提供一个消费者消费
pub/sub主题订阅者模式
- 发送者(pub)发送消息,订阅者(sub)接收消息
- 订阅者可以订阅任意数量的频道
客户端1订阅频道myTopic
subscribe myTopic
客户端2订阅频道myTopic
客户端3订阅另一个频道anotherTopic
客户端4发布消息
publish myTopic "hello" #客户端1,2收到消息,客户端3未收到消息
pub/sub缺点:消息的发布是无状态的,无法保证可达
Redis做持久化
RDB(快照)持久化:保存某个时间点的全量数据快照
[图片上传失败...(image-be6a56-1583057254875)]
900秒内,如果有1条是写入指令,就触发产生一次快照
300秒内,如果有10条是写入指令,就触发产生一次快照
60秒内,如果有10000条是写入指令,就触发产生一次快照
stop-writes-on-bgsave-error
yes代表当备份进程出错的时候,主进程就会禁止写入操作,保证持久化数据的一致性
rdbcompression
yes代表在备份的时候需要将RDB文件进行压缩后才去做保存,建议no,因为Redis本身就属于CPU密集型服务器,在开启压缩的时候会带来更多的CPU消耗,相比硬盘成本,CPU更值钱,如果你需要禁用RDB配置,只需要在save后加上save ""
自动化触发RDB持久化的方式
- 根据redis.conf配置里的
SAVE m n
定时触发(用的是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
RDB持久化
- 内存数据的全量同步,数据量大会由于I/O而严重影响性能
- 可能会因为Redis挂掉而丢失从当前至最近一次快照期间的数据
AOF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的形势追加保存到AOF文件中(增量)
日志重写解决AOF文件大小不断增大的问题,原理如下:
- 调用fork(),创建一个子进程
- 子进程把新的AOF写到一个临时文件里,不依赖原来的AOF文件
- 主进程持续将新的变动同时写到内存和原来的AOF里
- 主进程获取子进程重写AOF的完成信号,往新AOF同步增量变动
- 使用新的AOF文件替代掉旧的AOF文件
Redis数据的恢复
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
Redis4.0后,RDB-AOF混合持久化方式,作为默认
- BGSAVE做镜像全量持久化,AOF做增量持久化
Pipeline及主从同步
- Pipeline和Linux的管道类似
- Redis基于请求/响应模型,单个请求处理需要一一作答
- Pipeline批量执行指令,节省多次IO往返的时间
- 有顺序依赖的指令建议分批发送
Redis的同步机制
主从同步原理
- 全同步过程
- Salve发送sync命令到Master
- Master启动一个后台进程,将Redis中的数据快照保存到文件中
- Master将保存数据快照期间接收到的写命令缓存起来
- Master完成写文件操作后,将该文件发送方给Salve
- 使用新的AOF文件替代掉旧的AOF文件
- Master将这期间收集的增量写命令发送给Salve
- 增量同步过程
- Master接收到用户的操作指令,判断是否需要传播到Salve
- 将操作记录追加到AOF文件
- 将操作传播到其他Salve:1、对齐主从库;2、往响应缓存写入指令
- 将缓存中的数据发送给Salve
Redis Sentinel
解决主从同步Master宕机后的主从切换问题
- 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