Redis高可用

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一.Redis高可用

Redis 持久化 ：

RDB持久化：

优缺点：

AOF持久化：

优缺点：

redis优化：

redis的三大缓存问题：缓存雪崩，缓存穿透，缓存击穿

缓存雪崩：redis中大量缓存key集体过期

缓存雪崩的解决方案：

缓存穿透的解决方案：

缓存击穿的解决方案：

如何保证 MySQL 和 redis 的数据一致性？

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一.Redis高可用

在Redis中，实现高可用的技术主要包括持久化、主从复制、哨兵和 Cluster集群。

持久化：持久化是最简单的高可用方法(有时甚至不被归为高可用的手段)，主要作用是数据备份，即将数据存储在硬盘，保证数据不会因进程退出而丢失。

主从复制：主从复制是高可用Redis的基础，哨兵和集群都是在主从复制基础上实现高可用的。主从复制主要实现了数据的多机备份，以及对于读操作的负载均衡和简单的故障恢复。缺陷：故障恢复无法自动化；写操作无法负载均衡；存储能力受到单机的限制。

哨兵：在主从复制的基础上，哨兵实现了自动化的故障恢复。缺陷：写操作无法负载均衡；存储能力受到单机的限制。

Cluster集群：通过集群，Redis解决了写操作无法负载均衡，以及存储能力受到单机限制的问题，实现了较为完善的高可用方案。

Redis 持久化 ：

Redis是内存数据库，数据都是存储在内存中。

Redis 提供两种方式进行持久化：

RDB持久化：

定义：定时把redis内存中的数据进行快照并压缩保存到硬盘里
手动触发（bgsave命令）     自动触发（满足save指令配置的条件，主从全量同步，执行shutdown命令时）
文件名：dump.rdb

优缺点：

RDB持久化保存的文件占用空间小，网络传输块，恢复速度也比AOF更快，性能影响比AOF更小； 实时性不如AOF，兼容性较差，持久化期间在fork子进程时会阻塞redis父进程。

rdb配置：

AOF持久化：

定义：以追加的方式将redis写操作的命令记录到aof文件中
执行流程：命令追加（写命令追加到aof_buf缓冲区）
文件写入和同步（文件名：appendonly.aof，同步策略：appendfsync everysec|always|no）
文件重写（减少aof文件占用空间的大小和加快恢复速度，执行bgrewriteaof命令触发）

优缺点：

实时性比RDB更好，支持秒级持久化，兼容性较好
持久化保存的文件占用磁盘空间更大，恢复速度更慢，性能影响更大，AOF文件重写期间在fork子进程时会阻塞redis父进程。

aof配置：

redis优化：

1.设置 config set activedefrag yes 开启内存碎片自动清理，或者定时执行 memory purge 清理内存碎片
2.尽可能使用 hash 数据类型存储数据。因为 hash 类型的一个 key 可包含多个字段，该类型的数据占用空间较小
3.建议给 key 设置过期时间
4.精简 key 的键名和键值，控制 key 占用空间的大小，避免 bigkey 的产生（redis-cli --bigkeys 可用于查找bigKey）
5.修改配置 maxmemory 指定redis可占用的最大内存大小
   修改配置 maxmemory-policy 指定内存数据淘汰策略（key的回收策略），实现保证内存使用率不超过最大内存
   修改配置 maxmemory-samples 指定内存数据淘汰策略的样本数量，一般为3~7，值越大样本越精确
   修改配置 maxclients 指定最大客户端连接数
   修改配置 tcp-backlog 指定最大连接排队数
   修改配置 timeout 指定连接超时时间
   修改配置 lazyfree-lazy-expire yes  设置惰性删除，将删除过期key的操作放在后台中去执行，避免阻塞主线程
   修改配置 no-appendfsync-on-rewrite yes  设置AOF文件重写期间，AOF后台子进程不进行刷盘操作，避免AOF重写和fsync竞争磁盘IO资源，导致redis延迟增加
6.设置AOF持久化和主从复制来备份数据，采用哨兵或集群模式实现redis集群的高可用
7.建议设置 config set requirepass 或 修改配置 requirepass 来设置 redis 密码

redis的三大缓存问题：缓存雪崩，缓存穿透，缓存击穿

正常情况下，大部分的访问请求应该是先被redis响应的，在redis那里得不到响应的小部分访问请求才会去请求MySQL数据库获取数据，这样MySQL数据库的负载压力是非常小的，且可以正常工作。缓存雪崩/穿透/击穿三大问题的根本原因在于redis缓存命中率下降，大量请求会直接发送给MySQL数据库，导致MySQL数据库压力过大而崩溃。

缓存雪崩：redis中大量缓存key集体过期

缓存穿透：大量请求访问redis和MySQL都不存在的资源
缓存击穿：redis中一个热点key过期，此时又有大量用户访问这个热点key（redis-cli --hotkeys 可用于查找热Key）

缓存雪崩的解决方案：

使用随机数设置key的过期时间，防止集体过期
设置缓存标记，如果缓存过期，则自动更新缓存
数据库使用排他锁，实现加锁等待

缓存穿透的解决方案：

对空值也进行缓存
使用布隆过滤器进行判断拦截一定不存在的无效请求
使用脚本实时监控，进行黑名单限制
 

缓存击穿的解决方案：

预先对热点数据进行缓存预热
监控数据，实时调整过期时长
数据库使用排他锁，实现加锁等待

如何保证 MySQL 和 redis 的数据一致性？

读取数据时，先从redis读取数据，如果redis中没有，再从MySQL中读取，并将读取到的数据同步到redis缓存中。
更新数据时，先更新MySQL数据库，再更新redis缓存。
删除数据时，先删除redis缓存，再删除MySQL数据库。
对于一些关键数据，可以使用MySQL的触发器来实现同步更新redis缓存。也可以使用定时任务，定时自动进行缓存预热，来定期同步MySQL和redis的数据。