《一步到位，走进一站式服务治理时代：Redis管理16个数据库的最佳实践》

目录

1. 我们为什么要使用Redis缓存数据库？

2. 关系型与非关系型数据库有哪些区别？

3. Redis中的缓存问题与解决方案：穿透、击穿、雪崩 

4. 为什么要在一个项目中使用/管理16个数据库呢？ 

5. 使用16个数据库比使用1个数据库的好处在哪里？ 

6. 怎么将应用集成到项目开发中使用？

6.1 配置application.yml文件

6.2 Redis缓存数据库核心配置文件

6.3 Redis一站式服务治理核心配置文件

6.4 测试

1. 我们为什么要使用Redis缓存数据库？

• 快速的内存存储：Redis是一种基于内存的高性能键值存储系统，读取和写入都发生在内存中，这使得它具有极快的读写速度。相比于传统的磁盘存储系统（如关系型数据库），Redis可以提供更低的延迟和更高的吞吐量。

• 缓存加速：作为缓存层，Redis常用于提升应用程序的性能。它可以将经常访问的数据存储在内存中，从而避免了频繁地访问磁盘或数据库。这可以大大减少应用程序的响应时间，并减轻后端数据库的负载。

• 数据结构丰富：Redis支持多种数据结构，如字符串、哈希表、列表、集合和有序集合等。这使得Redis不仅可以作为简单的键值存储使用，还可以处理更复杂的数据操作，如计数器、排行榜、发布与订阅等。

• 高可用性和容错性：Redis提供了主从复制和Sentinel机制来实现高可用性和容错性。通过复制数据到多个副本，当主节点发生故障时，系统可以自动切换到一个备用节点。这确保了数据的可用性和系统的稳定性。

• 持久化选项：Redis支持不同的持久化选项，可以将内存中的数据持久化到磁盘上，以防止数据丢失。您可以选择在需要时将数据写入磁盘（RDB快照）或实时记录所有写操作（AOF日志）。这增加了数据的恢复能力和持久性。

• 分布式缓存：Redis还可以作为分布式缓存系统使用。多个Redis节点可以组成一个集群，数据可以在节点间进行分片和复制，提供了更高的可伸缩性和容量。

2. 关系型与非关系型数据库有哪些区别？

1. 数据模型：

• 关系型数据库：使用表格（二维表）的形式来组织和存储数据，数据之间通过键和关系进行连接和表示。使用SQL语言进行数据的查询和操作，具有固定的结构和严格的数据模式。
• 非关系型数据库：不使用传统的表格结构来组织数据，采用键值对、文档、列族或图形等方式来存储数据，数据模型更加灵活。非关系型数据库可以根据需要存储各种类型的数据，无需遵循固定的模式。

2. 可扩展性：

• 关系型数据库：通常采用垂直扩展（增加硬件资源）的方式来提高性能和容量，需要在单个节点上增加更多的计算和存储资源。
• 非关系型数据库：多数非关系型数据库采用水平扩展（横向扩展）的方式，通过添加更多的节点来分布和处理数据，从而实现更高的可扩展性和负载均衡。

3. 数据一致性：

• 关系型数据库：关系型数据库强调ACID事务的一致性，确保数据的完整性和可靠性。在写入和更新操作时提供强一致性。
• 非关系型数据库：非关系型数据库在一致性方面有不同的权衡。一些非关系型数据库提供强一致性，但通常会以性能损失为代价；而其他非关系型数据库（如分布式数据库）可能提供最终一致性或柔性一致性，允许数据在一段时间内存在不一致。

4. 应用场景：

• 关系型数据库：适用于需要严格数据模型和结构的应用场景，如金融系统、电子商务平台、管理系统等，对事务支持和数据一致性要求较高的应用。
• 非关系型数据库：适用于大规模数据存储和处理、需要高吞吐量和低延迟的应用，如社交网络、实时分析、缓存、日志处理等，对数据模型灵活性和可扩展性要求较高的应用。

3. Redis中的缓存问题与解决方案：穿透、击穿、雪崩 

1. 缓存穿透（Cache Penetration）：

• 问题描述：指恶意或非法的请求经过缓存层，直接访问数据库，导致数据库压力过大。
• 解决方案：使用布隆过滤器（Bloom Filter）等技术，对查询结果为空的请求进行过滤，避免对数据库的直接访问。另外，还可以将空结果缓存一段时间，避免频繁查询。

2. 缓存击穿（Cache Breakdown）：

• 问题描述：指一个原本存在的key，在即将过期时被并发请求同时查询，导致多个请求同时访问数据库。
• 解决方案：使用互斥锁或分布式锁来保证只有一台服务器能够查询数据库，其他服务器在获取锁失败时等待查询结果。另外，在设置缓存时，可以给缓存设置一个随机的过期时间，避免缓存同时失效。

3. 缓存雪崩（Cache Avalanche）：

• 问题描述：指在某个时间段内，大量的缓存同时失效，导致大量请求直接访问数据库，造成数据库负载过高。
• 解决方案：可以采用以下几种方式来应对缓存雪崩问题：
  1. 设置不同的过期时间：将缓存的过期时间分散开，避免同时失效。可以在原有的过期时间上增加一个随机值，使得每个缓存的失效时间不完全相同。
  2. 热点数据预加载：在缓存失效前，提前异步加载热点数据到缓存中，保证数据的可用性。
  3. 使用主从复制或者分片技术：通过部署多个缓存节点，将缓存的负载分散开，提高系统的可用性和容错性。
  4. 数据库限流：在缓存失效期间，对数据库查询进行限流，避免数据库压力过大。

4. 为什么要在一个项目中使用/管理16个数据库呢？ 

• 数据隔离：不同的数据库可以用来存储不同的业务数据，以实现数据的逻辑隔离。这样可以降低系统之间的耦合性，提高数据安全性和可维护性。

• 数据性能：通过将数据分散存储在多个数据库中，可以提高系统的并发处理能力和响应速度。每个数据库可以专注于处理特定类型或特定区域的数据，减少数据库的负载压力。

• 数据复制和备份：使用多个数据库可以方便进行数据的复制和备份。通过数据库间的数据同步和复制，可以实现数据的容灾和紧急恢复，提高系统的可用性和数据的安全性。

• 数据管理和扩展：对于大规模的项目，使用多个数据库可以更好地进行数据管理和扩展。不同的数据库可以部署在不同的服务器上，实现水平扩展和负载均衡。这样可以提高系统的灵活性和可扩展性。

• 数据安全：通过将敏感数据分别存储在不同的数据库中，可以实现数据的分级保护和访问控制。不同的数据库可以设置不同的权限和加密机制，提高数据的安全性。

5. 使用16个数据库比使用1个数据库的好处在哪里？ 

• 数据分区：使用多个数据库可以将数据进行更细粒度的分区。每个数据库负责存储特定范围或特定类型的数据，这样可以更有效地组织和查询数据。例如，可以按照地理位置、时间范围、用户类型等进行数据分区，提高数据的查询效率。

• 并行处理：通过将数据分散存储在多个数据库中，可以实现更高程度的并行处理。不同的数据库可以同时处理不同的查询或事务，提升系统的并发性能和吞吐量。这对于需要处理大量数据或高并发场景非常有利。

• 减少锁竞争：在单个数据库中，数据的读写操作可能会导致锁竞争，限制了并发性能。而使用多个数据库，可以将数据分散到不同的数据库中，减少锁竞争的可能性，进而提高系统的并发处理能力。

• 模块化开发：将系统的不同模块或功能存储在不同的数据库中，可以实现更好的模块化开发和维护。不同的团队或开发人员可以独立操作和管理各自负责的数据库，减少代码的耦合性，提高团队的协作效率。

• 水平扩展：使用多个数据库可以更容易地实现水平扩展。不同的数据库可以部署在不同的服务器上，通过添加更多的服务器节点来增加系统的处理能力。这样可以更灵活地满足增长需求，避免单点故障，并提供更好的可伸缩性和可用性。

• 多租户支持：如果您的应用程序是一个多租户系统，每个租户都有自己的数据集，使用多个数据库可以更好地实现租户数据的隔离和管理。每个租户可以拥有自己的数据库，这样可以更好地控制数据访问和管理。

6. 怎么将应用集成到项目开发中使用？

6.1 配置application.yml文件

spring:
  datasource:
    type: com.zaxxer.hikari.HikariDataSource
    driver-class-name: 数据库驱动
    url: 数据库链接
    username: 数据库账号
    password: 数据库密码
    hikari:
      connection-timeout: 100000
      validation-timeout: 30000
      idle-timeout: 60000
      login-timeout: 5
      maximum-pool-size: 20
      max-lifetime: 60000
      minimum-idle: 5
      read-only: false
  redis:
    # Redis数据库索引（默认为0）
    database: 10
    # Redis服务器地址
    host: 127.0.0.1
    # Redis服务器连接端口
    port: 6379
    # 密码（默认为空）
    password: 1234
    # 连接超时时间 单位 ms（毫秒）
    timeout: 6000
    # 过期时间是30分钟30*60
    expire-time: 1800
    lettuce:
      pool:
        # 连接池最大连接数（使用负值表示没有限制） 默认 8，建议设置为CPU核数的两倍
        max-active: 6000
        # 连接池最大阻塞等待时间（使用负值表示没有限制） 默认 -1
        max-wait: -1
        # 连接池中的最大空闲连接 默认 8，建议设置为CPU核数的两倍
        max-idle: 100
        # 连接池中的最小空闲连接 默认 0
        min-idle: 50
        enabled: true

#--------------------------------Redis自定义一台服务配置操作多个库
redis:
  database:
    # 默认库
    database0: 0
    database1: 1
    database2: 2
    database3: 3
    database4: 4
    database5: 5
    database6: 6
    database7: 7
    database8: 8
    database9: 9
    database10: 10
    database11: 11
    database12: 12
    database13: 13
    database14: 14
    database15: 15

6.2 Redis缓存数据库核心配置文件

package com.jmh.demo03.config;
 
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Configurable;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.GenericJackson2JsonRedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer;
 
import javax.annotation.Resource;
 
/**
 * @author 蒋明辉
 * @data 2022/10/1 17:08
 */
@Configuration
public class RedisConfig {
 
    @Bean
    public RedisTemplate redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory){
        //实例化一个redis模板
        RedisTemplate redisTemplate=new RedisTemplate<>();
        //设置连接工厂
        redisTemplate.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
        //针对string类型的key和value进行序列化
        redisTemplate.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        redisTemplate.setValueSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());
        //针对has类型的key和value进行序列化
        redisTemplate.setHashKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        redisTemplate.setHashValueSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());
        //将上诉代码启用
        redisTemplate.afterPropertiesSet();
        return redisTemplate;
 
    }
}
 

6.3 Redis一站式服务治理核心配置文件

package com.jmh.demo03.config;

import io.lettuce.core.resource.DefaultClientResources;
import org.apache.commons.pool2.impl.GenericObjectPoolConfig;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Qualifier;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisPassword;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisStandaloneConfiguration;
import org.springframework.data.redis.connection.lettuce.LettuceConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.connection.lettuce.LettucePoolingClientConfiguration;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.GenericJackson2JsonRedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer;
import org.springframework.util.ObjectUtils;
import java.time.Duration;
@Configuration
public class RedisConfigMultipleUnits {
    /**
     * 自定义redis配置获取
     */
    @Value("${redis.database.database0}")
    private int database0;
    @Value("${redis.database.database1}")
    private int database1;
    @Value("${redis.database.database2}")
    private int database2;
    @Value("${redis.database.database3}")
    private int database3;
    @Value("${redis.database.database4}")
    private int database4;
    @Value("${redis.database.database5}")
    private int database5;
    @Value("${redis.database.database6}")
    private int database6;
    @Value("${redis.database.database7}")
    private int database7;
    @Value("${redis.database.database8}")
    private int database8;
    @Value("${redis.database.database9}")
    private int database9;
    @Value("${redis.database.database10}")
    private int database10;
    @Value("${redis.database.database11}")
    private int database11;
    @Value("${redis.database.database12}")
    private int database12;
    @Value("${redis.database.database13}")
    private int database13;
    @Value("${redis.database.database14}")
    private int database14;
    @Value("${redis.database.database15}")
    private int database15;
    /**
     * spring继承redis配置获取
     */
    @Value("${spring.redis.host}")
    private String host;
    @Value("${spring.redis.port}")
    private int port;
    @Value("${spring.redis.password}")
    private String password;
    @Value("${spring.redis.lettuce.pool.max-active}")
    private int maxActive;
    @Value("${spring.redis.lettuce.pool.max-wait}")
    private int maxWait;
    @Value("${spring.redis.lettuce.pool.max-idle}")
    private int maxIdle;
    @Value("${spring.redis.lettuce.pool.min-idle}")
    private int minIdle;
    @Value("${spring.redis.timeout}")
    private long timeout;
    /**
     * 配置redis连接池
     */
    @Bean
    public GenericObjectPoolConfig poolConfig() {
        GenericObjectPoolConfig poolConfig = new GenericObjectPoolConfig();
        poolConfig.setMaxTotal(maxActive);
        poolConfig.setMaxIdle(maxIdle);
        poolConfig.setMinIdle(minIdle);
        poolConfig.setMaxWaitMillis(maxWait);
        return poolConfig;
    }
    /**
     * 配置默认客户端资源
     */
    @Bean("defaultClientResources")
    public  DefaultClientResources getDefaultClientResources(){
        return DefaultClientResources.create();
    }

    private StringRedisTemplate getStringRedisTemplate(int database, GenericObjectPoolConfig poolConfig, DefaultClientResources defaultClientResources) {
        StringRedisTemplate redisTemplate=new StringRedisTemplate();
        // 构建工厂对象
        RedisStandaloneConfiguration config = new RedisStandaloneConfiguration();
        config.setHostName(host);
        config.setPort(port);
        if (!ObjectUtils.isEmpty(password)) {
            RedisPassword redisPassword = RedisPassword.of(password);
            config.setPassword(redisPassword);
        }
        LettucePoolingClientConfiguration clientConfig = LettucePoolingClientConfiguration.builder()
                .commandTimeout(Duration.ofSeconds(timeout))
                .poolConfig(poolConfig)
                .clientResources(defaultClientResources)
                .build();
        LettuceConnectionFactory factory = new LettuceConnectionFactory(config, clientConfig);
        // 设置使用的redis数据库
        factory.setDatabase(database);
        // 重新初始化工厂
        factory.afterPropertiesSet();
        //设置连接工厂
        redisTemplate.setConnectionFactory(factory);
        //针对string类型的key和value进行序列化
        redisTemplate.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        redisTemplate.setValueSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());
        //针对has类型的key和value进行序列化
        redisTemplate.setHashKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        redisTemplate.setHashValueSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());
        //将上诉代码启用
        redisTemplate.afterPropertiesSet();
        return redisTemplate;
    }

    @Bean(name="redisTemplateDataBase0")
    public StringRedisTemplate redisTemplateDataBase0(GenericObjectPoolConfig poolConfig,
                                                    @Qualifier("defaultClientResources") DefaultClientResources defaultClientResources) {
        return getStringRedisTemplate(database0, poolConfig,defaultClientResources);
    }

    @Bean(name="redisTemplateDataBase1")
    public StringRedisTemplate redisTemplateDataBase1(GenericObjectPoolConfig poolConfig,
                                                 @Qualifier("defaultClientResources") DefaultClientResources defaultClientResources) {
        return getStringRedisTemplate(database1, poolConfig,defaultClientResources);
    }

    @Bean(name="redisTemplateDataBase2")
    public StringRedisTemplate redisTemplateDataBase2(GenericObjectPoolConfig poolConfig,
                                                      @Qualifier("defaultClientResources") DefaultClientResources defaultClientResources) {
        return getStringRedisTemplate(database2, poolConfig,defaultClientResources);
    }

    @Bean(name="redisTemplateDataBase3")
    public StringRedisTemplate redisTemplateDataBase3(GenericObjectPoolConfig poolConfig,
                                                    @Qualifier("defaultClientResources") DefaultClientResources defaultClientResources) {
        return getStringRedisTemplate(database3, poolConfig,defaultClientResources);
    }

    @Bean(name="redisTemplateDataBase4")
    public StringRedisTemplate redisTemplateDataBase4(GenericObjectPoolConfig poolConfig,
                                                    @Qualifier("defaultClientResources") DefaultClientResources defaultClientResources) {
        return getStringRedisTemplate(database4, poolConfig,defaultClientResources);
    }

    @Bean(name="redisTemplateDataBase5")
    public StringRedisTemplate redisTemplateDataBase5(GenericObjectPoolConfig poolConfig,
                                                    @Qualifier("defaultClientResources") DefaultClientResources defaultClientResources) {
        return getStringRedisTemplate(database5, poolConfig,defaultClientResources);
    }

    @Bean(name="redisTemplateDataBase6")
    public StringRedisTemplate redisTemplateDataBase6(GenericObjectPoolConfig poolConfig,
                                                    @Qualifier("defaultClientResources") DefaultClientResources defaultClientResources) {
        return getStringRedisTemplate(database6, poolConfig,defaultClientResources);
    }

    @Bean(name="redisTemplateDataBase7")
    public StringRedisTemplate redisTemplateDataBase7(GenericObjectPoolConfig poolConfig,
                                                    @Qualifier("defaultClientResources") DefaultClientResources defaultClientResources) {
        return getStringRedisTemplate(database7, poolConfig,defaultClientResources);
    }

    @Bean(name="redisTemplateDataBase8")
    public StringRedisTemplate redisTemplateDataBase8(GenericObjectPoolConfig poolConfig,
                                                    @Qualifier("defaultClientResources") DefaultClientResources defaultClientResources) {
        return getStringRedisTemplate(database8, poolConfig,defaultClientResources);
    }

    @Bean(name="redisTemplateDataBase9")
    public StringRedisTemplate redisTemplateDataBase9(GenericObjectPoolConfig poolConfig,
                                                    @Qualifier("defaultClientResources") DefaultClientResources defaultClientResources) {
        return getStringRedisTemplate(database9, poolConfig,defaultClientResources);
    }

    @Bean(name="redisTemplateDataBase10")
    public StringRedisTemplate redisTemplateDataBase10(GenericObjectPoolConfig poolConfig,
                                                    @Qualifier("defaultClientResources") DefaultClientResources defaultClientResources) {
        return getStringRedisTemplate(database10, poolConfig,defaultClientResources);
    }

    @Bean(name="redisTemplateDataBase11")
    public StringRedisTemplate redisTemplateDataBase11(GenericObjectPoolConfig poolConfig,
                                                    @Qualifier("defaultClientResources") DefaultClientResources defaultClientResources) {
        return getStringRedisTemplate(database11, poolConfig,defaultClientResources);
    }

    @Bean(name="redisTemplateDataBase12")
    public StringRedisTemplate redisTemplateDataBase12(GenericObjectPoolConfig poolConfig,
                                                    @Qualifier("defaultClientResources") DefaultClientResources defaultClientResources) {
        return getStringRedisTemplate(database12, poolConfig,defaultClientResources);
    }

    @Bean(name="redisTemplateDataBase13")
    public StringRedisTemplate redisTemplateDataBase13(GenericObjectPoolConfig poolConfig,
                                                    @Qualifier("defaultClientResources") DefaultClientResources defaultClientResources) {
        return getStringRedisTemplate(database13, poolConfig,defaultClientResources);
    }

    @Bean(name="redisTemplateDataBase14")
    public StringRedisTemplate redisTemplateDataBase14(GenericObjectPoolConfig poolConfig,
                                                    @Qualifier("defaultClientResources") DefaultClientResources defaultClientResources) {
        return getStringRedisTemplate(database14, poolConfig,defaultClientResources);
    }

    @Bean(name="redisTemplateDataBase15")
    public StringRedisTemplate redisTemplateDataBase15(GenericObjectPoolConfig poolConfig,
                                                    @Qualifier("defaultClientResources") DefaultClientResources defaultClientResources) {
        return getStringRedisTemplate(database15, poolConfig,defaultClientResources);
    }
}

6.4 测试

package com.jmh.demo03;

import com.alibaba.fastjson2.JSONObject;
import com.jmh.demo03.utils.HttpClientUtil;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import org.apache.http.entity.ContentType;
import org.ehcache.xml.model.TimeUnit;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;

import javax.annotation.Resource;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

/**
 * @author 蒋明辉
 * @data 2023/5/27 0:24
 */
@SpringBootTest
@Slf4j
public class demo13 {

    @Resource(name = "redisTemplateDataBase0")
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate0;
    @Resource(name = "redisTemplateDataBase1")
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate1;
    @Resource(name = "redisTemplateDataBase2")
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate2;
    @Resource(name = "redisTemplateDataBase3")
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate3;
    @Resource(name = "redisTemplateDataBase4")
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate4;
    @Resource(name = "redisTemplateDataBase5")
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate5;
    @Resource(name = "redisTemplateDataBase6")
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate6;
    @Resource(name = "redisTemplateDataBase7")
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate7;
    @Resource(name = "redisTemplateDataBase8")
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate8;
    @Resource(name = "redisTemplateDataBase9")
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate9;
    @Resource(name = "redisTemplateDataBase10")
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate10;
    @Resource(name = "redisTemplateDataBase11")
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate11;
    @Resource(name = "redisTemplateDataBase12")
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate12;
    @Resource(name = "redisTemplateDataBase13")
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate13;
    @Resource(name = "redisTemplateDataBase14")
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate14;
    @Resource(name = "redisTemplateDataBase15")
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate15;
    @Test
    public void demo04(){
        stringRedisTemplate0.opsForValue().set("0","我是第1个数据库【redis】");
        stringRedisTemplate1.opsForValue().set("1","我是第2个数据库【redis】");
        stringRedisTemplate2.opsForValue().set("2","我是第3个数据库【redis】");
        stringRedisTemplate3.opsForValue().set("3","我是第4个数据库【redis】");
        stringRedisTemplate4.opsForValue().set("4","我是第5个数据库【redis】");
        stringRedisTemplate5.opsForValue().set("5","我是第6个数据库【redis】");
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• 测试结果如图