Redis简单整理

五种数据结构

类型	存放数据	最大存储数据量	使用场景
string	字符串或者数字	512M	用来做一些复杂的计数功能的缓存
hash	对象	2^32 - 1	比如登录的用户信息，Session等
list	列表	2^32 - 1	简单的消息队列。`lrange`基于Redis的分页功能
set	不重复的集合	2^32 - 1	好友列表等
zset	带权重score的set	2^32 - 1	排行榜

持久化

实现：fork()一个子进程，将当前父进程的数据库数据复制到子进程的内存中，由子进程写入临时文件，持久化结束了，再用临时文件替换掉上次的快照文件，子进程退出，内存释放。

1. RDB `Redis DataBase`

默认的持久化方式。按照一定的时间周期策略（根据配置文件中的save参数），把内存的数据以快照的形式保存到硬盘的二进制文件（dump.rdb）

功能核心函数

rdbSave ：生成RDB文件
rdbLoad ：从文件加载内存

2. AOF `Append-Only File`

每一个写命令都通过Write函数追加到文件最后，类似MySQL的binlog

每当执行服务器（定时）任务或者函数时，flushAppendOnlyFile函数都会被调用，它会执行以下两个操作：

WRITE ：根据条件，将aof_buf中的缓存写入到AOF文件
SAVE ：根据条件，调用fsync或fdatasync函数，将AOF文件保存到磁盘中

当两种方式同时开启，优先选择AOF

key过期策略

定期删除 + 惰性删除：默认每100ms随机抽取检查key
不使用定时删除，由于使用一个定时器来负责监视key，虽然内存及时释放，但是十分消耗cpu，在高并发下，cpu应该去处理请求而不是删除key

内存淘汰策略：

redis.conf中配置参数maxmemory-policy，比如：

maxmemory-policy volatile-lru

策略及说明如下：

策略	说明
`volatile-lru`	已设置过期时间的数据集`server.db[i].expires`中挑选最近最少使用的数据
`volatile-ttl`	已设置过期时间的数据集`server.db[i].expires`中挑选将要过期的数据
`volatile-random`	已设置过期时间的数据集`server.db[i].expires`中挑选随机的数据
`allkeys-lru`	从数据集`server.db[i].dict`中挑选最近最少使用的数据
`allkeys-random`	从数据集`server.db[i].dict`中挑选随机的数据
`no-enviction`	禁止驱逐数据，新写入操作会报错

事务

保证批量操作的原子性
会将一个事务中的所有命令序列化，再按顺序执行
不支持回滚，失败继续执行

通过MULTI、EXEC、DISCARD、WATCH四个原语实现

MULTI
开启一个事务，总是返回OK。客户端可以继续发送多条命令，不会被立即执行，而是当如队列中
EXEC
执行所有事务块内的命令。返回事务块内所有命令的返回值，按命令执行先后顺序排列。操作被打断时返回空值nil
DISCARD
客户端可以清空事务列表，并放弃执行事务。
WATCH
提供check-and-set(CAS)。监控一个或多个key，只有有一个键被修改（删除），之后事务不会执行，监控持续到EXEC

哨兵Sentinel

是一个分布式系统中监控 Redis 主从服务器，并在主服务器下线时自动进行故障转移

三个特性

监控Monitoring
Sentinel会不断地检查你的主服务器和从服务器是否运作正常
提醒Notification
当被监控的某个 Redis 服务器出现问题时，Sentinel可以通过API向管理员或者其他应用程序发送通知
自动故障迁移Automatic failover
当一个主服务器不能正常工作时，Sentinel会开始一次自动故障迁移操作

特点：保证高可用；监控各个节点；自动故障迁移
缺点：主从模式，切换需要时间会丢数据；没有解决master写的压力

常见问答

Q：为什么Redis很快

大部分请求是纯内存操作
单线程，避免了频繁的切换上下文和不必要的竞选条件
非阻塞I/O多路复用机制

Q：缓存雪崩

同一时刻出现大面积的缓存过期，都去访问数据库刷新数据，导致数据库宕机

加锁
队列
将失效时间分散开

Q：缓存穿透

查询的数据在数据库都没有（恶意攻击等），频繁请求数据库

布隆过滤器
利用多个不同的Hash函数来解决“冲突”
优点：空间效率和查询时间远超一般的算法
缺点：有一定的误识别率和删除困难
实现：Google的Guava、Redis
暴力的将查询结果也缓存，过期时间设置短点，比如5min

Q：为什么Redis的操作是原子性的，怎么保证原子性的

单线程
提供的API都是原子操作

Q：并发下多个命令也是原子性的吗？如何保证

不一定。使用事务或 redis+Lua的方式

Q：Redis如何实现分布式锁

可以使用SETNX命令实现分布式锁
解锁：使用Del key命令
解决死锁 ：Redis从2.6.12版本之后，可以使用set加参数来解决死锁

// k1不存在时才赋值，过期时间为5s
SET k1 v1 NX EX 5