【缓存中间件】Redis学以致用

Redis知识梳理

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前言

Redis是什么

开源的，内存中的数据结构存储系统。

基于内存又可持久化、key-value数据库。

可以用作数据库、缓存和消息中间件。

Redis使用场景

• 缓存
• 消息队列
• 分布式锁

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Redis支持的数据结构

• String
• list
• hash
• set
• sortedset

Redis应用

分布式锁

实现思想：使用setnx命令加锁，并使用expire给锁加一个超时时间，超过该时间，则自动释放锁；锁的value值为随机生成的id，释放锁时要判断下，是不是该锁。

​ 1）使用set命令缓存锁

set key value nx ex time

​ 2）使用lua脚本设置

if redis.call('setNx',KEYS[1],ARGV[1]) then if redis.call('get', KEYS[1])==ARGV[1] then return redis.call('expire', KEYS[1], ARGV[2]) else return 0 end end
    
if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end

程序中使用redis作为分布式锁需要考虑的问题：

1. 存在业务操作异常，未能走到释放锁，锁得不到释放，可能会产生死锁
2. 使用try catch finally解决上一个问题；除程序抛异常外，程序崩溃，服务器宕机，重启等也可能会导致锁的释放没有执行
3. 解决上一个问题，需要给锁设置超时时间；另外加锁，设置超时时间可能并不是原子操作，在设置超时时间时，程序崩溃，未能成功设置超时时间也可能导致死锁
4. 使用lua脚本，或者set原生命令，增加ex，nx等参数，加锁和设置超时时间在一条命令上执行
5. 高并发场景下，可能超时时间不合理，A线程业务未处理完 ，锁自动释放，B线程获得锁，开始执行业务，A线程业务执行完释放锁，会把B线程刚加的锁给删掉了，等到B线程业务处理完，释放锁时可能就会出错
6. 解决上一个问题，就需要加锁时，value值设置为唯一值，释放锁时，通过这个唯一id，判断是不是该锁；超时时间的设置，在加锁成功后，启动一个守护线程，守护线程每隔三分之一超时时间就去延迟锁的超时时间（续命），业务处理完，要关闭守护线程

实现异步队列

用List结构作为队列，rpush生产消息，lpop消费消息

同步机制 (主从复制)

配置：

slaveof

哨兵机制(♥️)

• 解决主从复制的缺点
• 当主节点出现故障，由Redis sentinel自动完成故障发现和转移，实现高可用

持久化

• RDB 快照

rdb：在恢复时将rdb文件读到内存
备份如何进行：fork子进程（Linux系统写时复制技术），数据写入rdb文件，要考虑数据是否庞大；
数据恢复：大规模数据的恢复，rdb 比 aof 更加高效，且节省磁盘空间；缺点就是，数据的完整性得不到保证，rdb可能会丢失最后一次没来得及持久化的数据；

##rdb配置相关

#时间策略
save 900 1
save 300 10
save 60 10000

#文件名称
dbfilename dump.rdb

#文件保存路径
dir ./

#如果持久化出错，主进程停止写入
stop-writes-on-bgsave-error yes

# 是否对RDB文件进行压缩，默认是yes
rdbcompression yes

#是否对rdb文件进行校验，默认是yes
rdbchecksum yes

• AOF

aof：写命令–》aof缓冲区–》aof磁盘文件
备份：日志形式追加增量记录，记录的redis执行的写指令
数据恢复：redis重启时会读取aof文件重新构建数据，重新执行了一遍指令，速度较慢，完整性较好；

##aof配置相关

#是否开启AOF
appendonly no

# The name of the append only file (default: "appendonly.aof")
appendfilename "appendonly.aof"

#三种同步策略
#每次接受到写命令，强制写入磁盘
# appendfsync always

#每秒写入一次
appendfsync everysec
#完全依赖操作系统写入
# appendfsync no

#在日志重写时，不进行命令追加操作，而是将其放到缓冲区里，避免与命令的追加造成DISK IO的冲突
no-appendfsync-on-rewrite no
#当前AOF文件是上次日志重写得到AOF文件大小的两倍时，自动启动新的日志重写过程
auto-aof-rewrite-percentage 100
#当前AOF文件启动新的日志重写过程的最小值，避免频繁重写
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

#加载aof时如果有错如何处理
aof-load-truncated yes

# 文件重写策略
aof-rewrite-incremental-fsync yes

总结

• rdb 可以再指定的时间间隔对数据进行快照存储
• aof记录执行的写命令，追加到文件末尾，在重启时会重新执行来恢复原始数据
• 可对aof文件进行重写，让文件不至于过大
• 比较稳妥的做法是同时开启两种持久化方式，当redis重启的时候，会优先加载aof文件来恢复原始数据，aof保存的数据要比rdb完整
• rdb更适合用来备份数据库