REDIS 知识点

1. 什么是缓存雪崩？怎么解决？

通常，我们会使用缓存用于缓冲对 DB 的冲击，如果缓存宕机，所有请求将直接打在 DB，造成 DB 宕机——从而导致整个系统宕机。

如何解决呢？

2 种策略（同时使用）：

• 对缓存做高可用，防止缓存宕机。
• 使用断路器，如果缓存宕机，为了防止系统全部宕机，限制部分流量进入 DB，保证部分可用，其余的请求返回断路器的默认值。

2. 什么是缓存穿透？怎么解决？

解释 1 缓存查询一个没有的 key，同时数据库也没有，如果黑客大量的使用这种方式，那么就会导致 DB 宕机。
解决方案：我们可以使用一个默认值来防止，例如，当访问一个不存在的 key，然后再去访问数据库，还是没有，那么就在缓存里放一个占位符，下次来的时候，检查这个占位符，如果发生时占位符，就不去数据库查询了，防止 DB 宕机。

解释 2 大量请求查询一个刚刚失效的 key，导致 DB 压力倍增，可能导致宕机，但实际上，查询的都是相同的数据。
解决方案：可以在这些请求代码加上双重检查锁。但是那个阶段的请求会变慢。不过总比 DB 宕机好。

3. 什么是缓存并发竞争？怎么解决？

解释 多个客户端写一个 key，如果顺序错了，数据就不对了。但是顺序我们无法控制。
解决方案 使用分布式锁，例如 zk，同时加入数据的时间戳。同一时刻，只有抢到锁的客户端才能写入，同时，写入时，比较当前数据的时间戳和缓存中数据的时间戳。

4.什么是缓存和数据库双写不一致？怎么解决？

解释：连续写数据库和缓存，但是操作期间，出现并发了，数据不一致了。

通常，更新缓存和数据库有以下几种顺序：

• 先更新数据库，再更新缓存。
• 先删缓存，再更新数据库。
• 先更新数据库，再删除缓存。

三种方式的优劣来看一下：

先更新数据库，再更新缓存。

这么做的问题是：当有 2 个请求同时更新数据，那么如果不使用分布式锁，将无法控制最后缓存的值到底是多少。也就是并发写的时候有问题。

先删缓存，再更新数据库。

这么做的问题：如果在删除缓存后，有客户端读数据，将可能读到旧数据，并有可能设置到缓存中，导致缓存中的数据一直是老数据。
有 2 种解决方案：

• 使用“双删”，即删更删，最后一步的删除作为异步操作，就是防止有客户端读取的时候设置了旧值。
• 使用队列，当这个 key 不存在时，将其放入队列，串行执行，必须等到更新数据库完毕才能读取数据。

总的来讲，比较麻烦。

先更新数据库，再删除缓存

这个实际是常用的方案，但是有很多人不知道，这里介绍一下，这个叫 Cache Aside Pattern，老外发明的。如果先更新数据库，再删除缓存，那么就会出现更新数据库之前有瞬间数据不是很及时。
同时，如果在更新之前，缓存刚好失效了，读客户端有可能读到旧值，然后在写客户端删除结束后再次设置了旧值，非常巧合的情况。

有 2 个前提条件：缓存在写之前的时候失效，同时，在写客户度删除操作结束后，放置旧数据 —— 也就是读比写慢。设置有的写操作还会锁表。

所以，这个很难出现，但是如果出现了怎么办？使用双删！！！记录更新期间有没有客户端读数据库，如果有，在更新完数据库之后，执行延迟删除。

还有一种可能，如果执行更新数据库，准备执行删除缓存时，服务挂了，执行删除失败怎么办？？？

这就坑了！！！不过可以通过订阅数据库的 binlog 来删除。

缓存与数据库一致性其实是一个非常庞大的专题，这里只做简要的概括

其他问题

1. 基础数据结构：字符串String、字典Hash、列表List、集合Set、有序集合SortedSet。
2. 高级数据结构: HyperLogLog、Geo、Pub/Sub。
3. BloomFilter，RedisSearch，Redis-ML
4. Redis缓存穿透、缓存雪崩和缓存击穿

Redis缓存穿透：缓存穿透，是指查询一个数据库一定不存在的数据。
解决方案：BloomFilter布隆过滤器，key获取value值为空时锁上

缓存雪崩：缓存雪崩，是指在某一个时间段，缓存集中过期失效
解决方案：失效时间错开

缓存击穿：是指一个key非常热点，在不停的扛着大并发，大并发集中对这一个点进行访问，当这个key在失效的瞬间，持续的大并发就穿破缓存，直接请求数据库，就像在一个屏障上凿开了一个洞。
解决方案：直接设为永不过期
补充方案：接口限流与熔断、降级

5. Redis 支持 Lua 脚本并保证其原子性，使用 Lua 脚本实现锁校验与释放，并使用 Redis 的 eval() 函数执行 Lua 脚本。

Redis的三种集群方式

redis有三种集群方式：主从复制，哨兵模式和集群。

1.主从复制

主从复制原理：

• 从服务器连接主服务器，发送SYNC命令；
• 主服务器接收到SYNC命名后，开始执行BGSAVE命令生成RDB文件并使用缓冲区记录此后执行的所有写命令；
• 主服务器BGSAVE执行完后，向所有从服务器发送快照文件，并在发送期间继续记录被执行的写命令；
• 从服务器收到快照文件后丢弃所有旧数据，载入收到的快照；
• 主服务器快照发送完毕后开始向从服务器发送缓冲区中的写命令；
• 从服务器完成对快照的载入，开始接收命令请求，并执行来自主服务器缓冲区的写命令；（从服务器初始化完成）
• 主服务器每执行一个写命令就会向从服务器发送相同的写命令，从服务器接收并执行收到的写命令（从服务器初始化完成后的操作）

主从复制优缺点

优点

• 支持主从复制，主机会自动将数据同步到从机，可以进行读写分离
• 为了分载Master的读操作压力，Slave服务器可以为客户端提供只读操作的服务，写服务仍然必须由Master来完成
• Slave同样可以接受其它Slaves的连接和同步请求，这样可以有效的分载Master的同步压力。
• Master Server是以非阻塞的方式为Slaves提供服务。所以在Master-Slave同步期间，客户端仍然可以提交查询或修改请求。
• Slave Server同样是以非阻塞的方式完成数据同步。在同步期间，如果有客户端提交查询请求，Redis则返回同步之前的数据

缺点

• Redis不具备自动容错和恢复功能，主机从机的宕机都会导致前端部分读写请求失败，需要等待机器重启或者手动切换前端的IP才能恢复。
• 主机宕机，宕机前有部分数据未能及时同步到从机，切换IP后还会引入数据不一致的问题，降低了系统的可用性。
• Redis较难支持在线扩容，在集群容量达到上限时在线扩容会变得很复杂。

2.哨兵模式

当主服务器中断服务后，可以将一个从服务器升级为主服务器，以便继续提供服务，但是这个过程需要人工手动来操作。 为此，Redis 2.8中提供了哨兵工具来实现自动化的系统监控和故障恢复功能。

哨兵的作用就是监控Redis系统的运行状况。它的功能包括以下两个。
（1）监控主服务器和从服务器是否正常运行。
（2）主服务器出现故障时自动将从服务器转换为主服务器。

哨兵的工作方式

• 每个Sentinel（哨兵）进程以每秒钟一次的频率向整个集群中的Master主服务器，Slave从服务器以及其他Sentinel（哨兵）进程发送一个 PING 命令。
• 如果一个实例（instance）距离最后一次有效回复 PING 命令的时间超过 down-after-milliseconds 选项所指定的值， 则这个实例会被 Sentinel（哨兵）进程标记为主观下线（SDOWN）
• 如果一个Master主服务器被标记为主观下线（SDOWN），则正在监视这个Master主服务器的所有 Sentinel（哨兵）进程要以每秒一次的频率确认Master主服务器的确进入了主观下线状态
• 当有足够数量的 Sentinel（哨兵）进程（大于等于配置文件指定的值）在指定的时间范围内确认Master主服务器进入了主观下线状态（SDOWN）， 则Master主服务器会被标记为客观下线（ODOWN）
• 在一般情况下， 每个 Sentinel（哨兵）进程会以每 10 秒一次的频率向集群中的所有Master主服务器、Slave从服务器发送 INFO 命令。
• 当Master主服务器被 Sentinel（哨兵）进程标记为客观下线（ODOWN）时，Sentinel（哨兵）进程向下线的 Master主服务器的所有 Slave从服务器发送 INFO 命令的频率会从 10 秒一次改为每秒一次。
• 若没有足够数量的 Sentinel（哨兵）进程同意 Master主服务器下线， Master主服务器的客观下线状态就会被移除。若 Master主服务器重新向 Sentinel（哨兵）进程发送 PING 命令返回有效回复，Master主服务器的主观下线状态就会被移除。

哨兵模式的优缺点

优点

• 哨兵模式是基于主从模式的，所有主从的优点，哨兵模式都具有。
• 主从可以自动切换，系统更健壮，可用性更高。

缺点

• Redis较难支持在线扩容，在集群容量达到上限时在线扩容会变得很复杂。

3. Redis-Cluster集群

redis的哨兵模式基本已经可以实现高可用，读写分离 ，但是在这种模式下每台redis服务器都存储相同的数据，很浪费内存，所以在redis3.0上加入了cluster模式，实现的redis的分布式存储，也就是说每台redis节点上存储不同的内容。

Redis-Cluster采用无中心结构,它的特点如下：

• 所有的redis节点彼此互联(PING-PONG机制),内部使用二进制协议优化传输速度和带宽。
• 节点的fail是通过集群中超过半数的节点检测失效时才生效。
• 客户端与redis节点直连,不需要中间代理层.客户端不需要连接集群所有节点,连接集群中任何一个可用节点即可。

工作方式

在redis的每一个节点上，都有这么两个东西，一个是插槽（slot），它的的取值范围是：0-16383。还有一个就是cluster，可以理解为是一个集群管理的插件。当我们的存取的key到达的时候，redis会根据crc16的算法得出一个结果，然后把结果对 16384 求余数，这样每个 key 都会对应一个编号在 0-16383 之间的哈希槽，通过这个值，去找到对应的插槽所对应的节点，然后直接自动跳转到这个对应的节点上进行存取操作。

为了保证高可用，redis-cluster集群引入了主从模式，一个主节点对应一个或者多个从节点，当主节点宕机的时候，就会启用从节点。当其它主节点ping一个主节点A时，如果半数以上的主节点与A通信超时，那么认为主节点A宕机了。如果主节点A和它的从节点A1都宕机了，那么该集群就无法再提供服务了。

文章参考自：
如何保障mysql和redis之间的数据一致性
redis如何保证数据一致性
如何解决Redis缓存和MySQL数据一致性的问题
Redis怎么保持缓存与数据库一致性
redis缓存与数据库一致性问题
缓存与数据库一致性系列
如何保证Redis和数据库双写一致性
redis的三种集群方式