redis学习笔记

Redis学习笔记

一、NoSQL数据库简介

1、解决问题

如何解决分布式下的session问题？

1. 问题描述：假如有一个用户请求了某功能，Nginx第一次通过负载均衡，将这个请求分给了A服务器，此时存储用户信息的session位于A服务器中，而当用户再次请求时，Nginx将请求分给了B服务器，但此时B服务器没有session信息，如何解决这个问题？
2. 解决方案：
   • 方案一：将用户信息存储到客户端cookie中，但是这种做法不安全
   • 方案二：session复制，将A服务器中的session复制给其他服务器，但是浪费时空间，并且数据冗余
   • 方案三：存储到数据库中，但是存在大量IO操作，影响性能
   • 方案四：存储到NoSQL数据库中，好处是不需要经过IO操作，完全可以存储在内存中，读写很快

2、NoSQL数据库

1. 概念：Not Only SQL，泛指非关系型数据库，以key-value的形式存储。
2. 不遵循SQL标准，不支持ACID，但是可以支持事务，查询效率高于SQL。
3. 适用场景：
   • 对数据高并发的读写
   • 大量数据的读写
   • 对数据的高可扩展性
4. 不适用场景：
   • 需要支持事务
   • 包含复杂关系的查询
5. 常用的NoSQL数据库
   • Memcache：不支持持久化，支持的类型单一
   • Redis：可以持久化，几乎覆盖了Memcache的所有功能，并有自己独特的功能
   • MongoDB：文档型数据库，存储结构类似json，支持二进制数据和大型对象的存储

二、Redis6概述和安装

1、安装

1. 进入Redis官网
2. 点击即可下载

3. 安装c语言的环境

sudo apt install gcc

4. 解压下载好的Redis压缩文件

tar -zxvf redis-x.x.x.tar.gz

5. 进入redis目录，执行make命令

make

6. 安装

make install
whereis

7. 其他安装方式

sudo add-apt-repository ppa:redislabs/redis
sudo apt-get update
sudo apt-get install redis
ps -ef |grep redis
whereis redis

2、注意事项

​ 只支持Linux版本，因此不考虑在Windows下安装Redis。

3、Redis使用

1. 前台启动

redis-server

2. 后台启动

• 打开redis目录(我的是/etc/redis/)，目录中有一个配置文件redis.conf
• 将配置文件中的deamonize设置为yes
• 命令启动并查看进程

redis-server /etc/redis/redis.conf
ps -ef | grep redis

3. 用客户端访问并验证

redis-cli
ping

4. redis关闭

• redis-cli shutdown
• 多实例关闭：redis-cli -p <端口号> shutdown

4、其他介绍

1. 6379端口从何而来
   • Alessia Merz中Merz在九键键盘中的位置
2. 数据库相关
   • 默认有0-15，共16个数据库
   • 初始默认使用0号库
   • 使用**select **来切换数据库
   • 密码统一管理，所有库密码相同
   • 使用dbsize查看当前数据库key的数量
   • 使用flushdb清空当前库
   • 使用flushall通杀全部库
3. 单线程+多路IO复用
   • 与Memcache不同，Memcache使用了多线程+锁的机制，而Redis使用单线程+多路IO复用

三、常用五大数据类型

1、Redis的key操作

1. **keys ***查看当前库中的所有key值
2. **exists **查看当前库中是否含有这个key，返回结果为包含的记录数
3. **type **查看该key的数据类型
4. **del **删除某个key
5. **expire **设置key在time秒后过期
6. **ttl **查看某个key距离过期剩余的时间，-1表示永不过期，-2表示已经过期

2、Redis字符串String

1. String类型是二进制安全的，这就意味着可以用来存储图片，或者序列化对象
2. String类型的value最大可以是512M
3. **set **添加一条数据，如果重复设置相同的key，则会覆盖之前的key
4. **append **在key的value值后面追加数据，返回值为新数据的长度
5. **strlen **获取key对应的value长度
6. **setnx **添加一条数据，只有在key不存在的时候，才能设置成功
7. **incr **将key对应的value中的数字值加1，要求value为字符串格式的纯数字
8. **decr **将key对应的value中的数字值减1，要求value为字符串格式的纯数字
9. **incrby **将key对应的value增加increment
10. **decrby **将key对应的value减少decrement
11. 注意：redis操作是原子性的，不会被其他进程或线程打断
12. 对于java而言，如果有两个线程分别对0进行++100次，最后结果的取值范围是多少？答：2-200
13. **mset **批量添加数据
14. **mget **批量获取数据
15. **msetnx **批量添加数据，当且仅当所有给定的key都不存在
16. **getrange **获取key对应value中start到end之间的字符串，类似于Java中的subString
17. **setrange **覆盖写offset之后的数据，value有多长，就覆盖多少位
18. **setex **设置键值对的同时，设置过期时间
19. **getset **设置新值的同时获取旧值
20. 底层数据结构是简单动态字符串（Simple Dynamic String，缩写SDS），底层类似Java的ArrayList

3、Redis列表List

1. 底层是双链表（实际上是快速链表），当元素比较少的时候，会使用连续的区域存储，称为压缩链表，当数据很多时，会将多个压缩链表链接起来，叫快速链表

2. 一个字符串列表，单键多值，可以添加元素到头部或尾部

3. **lpush/rpush **向列表的左端/右端添加一个或多个值

4. **lpop/rpop **在某个键的左端/右端弹出一个值，会使该值消失，当值都不存在的时候，键也就不存在了

   

5. **lrange **查看某个键对应的值，按照索引下标查看该值得某些元素，当start=0，end=-1时，表示查看全部元素

   

6. **rpoplpush **从key1右边弹出一个值，压到key2的左边

7. **lindex **按照index下标获取元素，列表的下标从0开始

8. **llen **获取某个键对应的值的长度

9. **linsert before **在value前面插入newvalue

10. **lrem **从左到右删除n个value

11. **lset **将key下标为index的值替换成value

4、Redis集合Set

1. 与list相似，可以去重，但是无序，底层为value=null的哈希表，添加、删除、查找的时间复杂度为O(1)
2. **sadd **添加一个或多个值，如果已经存在key，则会被自动忽略掉
3. **smembers **取出key对应的value中的所有值
4. **sismember **判断key对应的集合中是否包含value，如果存在返回1，否则返回0
5. **scard **返回该集合的元素个数
6. **srem **删除key对应的集合中的某些值
7. **spop **随机从key对应的集合中弹出一个值，这个值会从集合中删除
8. **srandmember **随机从该集合中取出n个值，这些值不会从集合中删除
9. **smove **把src集合中的value值移动到dst集合中
10. **sinter **返回两个集合的交集元素
11. **sunion **返回两个集合的并集元素
12. **sdiff **返回两个集合的差集元素（属于key1，不属于key2的）

5、Redis哈希Hash

1. Redis Hash是一个键值对集合，value是一个string类型的field和value的映射表，很适合存储对象
2. **hset **给key集合中的field键赋值value
3. **hget **取出key集合中field键对应的值
4. **hmset **批量设置hash的值
5. **hexists **判断给定的key集合中是否存在field键
6. **hkeys **列出该hash集合中所有field
7. **hvals **列出该hash集合中所有value
8. **hincrby **为哈希表key中的域field的值加上增量increment
9. **hsetnx **将哈希表key中的域field的值设置为value，当且仅当域field不存在

6、Redis有序集合Zset

1. 与Set不同的是，Zset中的元素是有序的，Zset中的每个成员关联了一个评分(score)，评分是排序标准，集合的成员是唯一的，但是评分是可以重复的
2. **zadd **将一个或多个member元素及其score值加入到有序集key中
3. **zrange [withscores]**返回有序集key中下标在start和end之间的元素，带WITHSCORES，可以让分数一起和值返回到结果集。
4. **zrangebyscore [withscores] [limit offset count]**返回有序集key中，所有score值介于min和max之间（[min, max]）的成员，顺序为从小到大
5. **zrevrangebyscore [withscores] [limit offset count]**同上，顺序为从大到小
6. **zincrby **为元素的score加上增量
7. **zrem **删除key集合下指定的元素
8. **zcount **统计该集合中，分数区间内的元素个数
9. **zrank **返回该value在集合中的排名，排名从0开始
10. Zset底层使用了哈希表和跳跃表，其中哈希表的键存放value，值存放score，跳跃表用来排序，根据score对列表进行排序

四、Redis6配置文件详解

1、bind

bind 127.0.0.1表示，只支持linux本地连接redis，注释掉可以远程连接redis。

2、protected-mode

表示开启保护模式，yes表示只支持本机访问，no表示可以远程访问。

3、tcp-backlog

4、timeout

在timeout秒之内没有对redis操作的时候，redis连接会关闭，默认为0，表示永不超时。

5、tcp-keepalive

redis是通过tcp连接的，tcp会每tcp-keepalive秒进行一次检测，检测有没有对redis进行操作，如果没有则会关闭连接。

6、daemonize

是否允许redis在后台运行，yes表示允许。

7、pidfile

redis在运行时，会把端口号设置到一个文件中，这个属性表示该文件的存放路径。

8、loglevel

日志级别。

9、databases

redis数据库的个数。

五、Redis6的发布和订阅

1、概念

​ Redis的发布和订阅(pub/sub)是一种消息通信模式：发送者(pub)发送消息，订阅者接受(sub)消息。客户端可以订阅任意多的频道。

2、订阅

3、发布

六、Redis6新数据类型

1、Bitmaps

1. 不是一个数据类型，实际上就是一个字符串
2. value是一个可以进行位操作的字符串，可以把Bitmaps想象成一个数组，数组中只能存储0和1，数组的下标在Bitmaps中叫偏移量
3. **setbit **设置key中offset偏移量的值为value
4. **getbit **获取key中offset对应的值
5. **bitcount **统计key对应的value中1的个数，end=-1表示到最后一个，end=-2，表示到倒数第二个
6. bitop对两个Bitmaps进行位操作

2、HyperLogLog

1. 用于解决一些基数问题
2. **pfadd **添加一个或多个值，可以去重
3. **pfcount **统计key集合中元素的个数
4. **pfmerge **将key1和key2的集合进行合并，合并结果放在key里面

3、Geospatial

1. 元素到二维坐标，在地图上是经纬度
2. Redis基于该类型提供了经纬度设置、查询、范围查询、距离查询、经纬度Hash等操作
3. **geoadd **添加一个或多个地理位置
4. geopos 取出key集合中某个元素到经纬度
5. **geodist [m/km/ft/mi]**获取member1和member2之间的直线距离

七、Jedis操作Redis6

1、Jedis依赖

<dependency>
    <groupId>redis.clientsgroupId>
    <artifactId>jedisartifactId>
    <version>3.7.0version>
dependency>

2、连通性测试

private static final Jedis JEDIS = new Jedis("192.168.83.75", 6379);

public static void main(String[] args) {
    String value = JEDIS.ping();
    System.out.println(value);
}

3、常用操作

1. key操作

@Test
public void test01() {
    // 删除一个键值对
    JEDIS.del("k1");
    // 添加一个键值对
    JEDIS.set("k1", "523");【
    // 查询所有key
    Set<String> keys = JEDIS.keys("*");
    for (String key : keys) {
        System.out.println(key);
    }
    // 查询key的个数
    System.out.println(keys.size());
    // 判断是否存在某个key
    System.out.println(JEDIS.exists("k1"));
    // 查看key的存活时间
    System.out.println(JEDIS.ttl("k1"));
    // 查看key的value
    System.out.println(JEDIS.get("k1"));
}

2. List操作

@Test
public void test02() {
    JEDIS.del("list1");
    // 添加一个列表
    JEDIS.lpush("list1", "Lucy", "Mary", "Jack");
    // 打印列表
    List<String> list1 = JEDIS.lrange("list1", 0, -1);
    for (String s : list1) {
        System.out.println(s);
    }
    // 弹出一个值
    String name = JEDIS.lpop("list1");
    System.out.println(name);
}

3. Set操作

@Test
public void test03() {
    JEDIS.del("set1");
    // 添加一个set集合
    JEDIS.sadd("set1", "Lucy", "Mary", "Jack");
    // 打印一个Set集合
    Set<String> set1 = JEDIS.smembers("set1");
    for (String s : set1) {
        System.out.println(s);
    }
    // 删除Set集合中的某个元素
    JEDIS.srem("set1", "Lucy");
    // 打印删除后的Set集合
    Set<String> set2 = JEDIS.smembers("set1");
    for (String s : set2) {
        System.out.println(s);
    }
}

4. Hash操作

@Test
public void test04() {
    JEDIS.del("user");
    // 添加记录
    Map<String, String> map = new HashMap<>(16);
    map.put("name", "Lucy");
    map.put("age", "20");
    map.put("gender", "female");
    JEDIS.hset("user", map);
    // 查询记录
    String name = JEDIS.hget("user", "name");
    System.out.println(name);
}

5. Zset操作

@Test
public void test05() {
    JEDIS.del("zset1");
    // 添加记录
    Map<String, Double> map = new HashMap<>(16);
    map.put("Java", 500.0);
    map.put("C++", 400.0);
    map.put("Python", 300.0);
    JEDIS.zadd("zset1", map);
    // 查询记录
    Set<String> zset1 = JEDIS.zrange("zset1", 0, -1);
    for (String s : zset1) {
        System.out.println(s);
    }
}

4、验证码功能

要求：

1. 输入手机号，点击发送后随机生成6位验证码，2分钟有效
2. 输入验证码，点击验证，返回成功或失败
3. 每个手机号每天只能输入3次

八、Redis6整合SpringBoot

1、添加依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.bootgroupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redisartifactId>
dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.commonsgroupId>
    <artifactId>commons-pool2artifactId>
dependency>

2、配置项目配置文件

# Redis服务器地址
spring.redis.host=192.168.83.75
# Redis服务器连接端口
spring.redis.port=6379
# Redis数据库索引
spring.redis.database=0
# Redis连接超时时间（毫秒）
spring.redis.timeout=1800000
# Redis连接池最大连接数（使用负值表示没有限制）
spring.redis.lettuce.pool.max-active=20
# Redis最大阻塞等待时间（使用负值表示没有限制）
spring.redis.lettuce.pool.max-wait=-1
# Redis连接池中最大空闲连接
spring.redis.lettuce.pool.max-idle=5
# Redis连接池中最小空闲连接
spring.redis.lettuce.pool.min-idle=0

3、添加Redis配置类

/**
 * @author StarKing
 */
@EnableCaching
@Configuration
public class RedisConfig {
    /**
     * 配置redisTemplate
     * 默认情况下的模板只能支持 RedisTemplate，
     * 只能存入字符串，很多时候，我们需要自定义 RedisTemplate ，设置序列化器
     */
    @Bean
    public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory factory) {
        RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();
        template.setConnectionFactory(factory);

        Jackson2JsonRedisSerializer<Object> jackson2JsonRedisSerializer = new Jackson2JsonRedisSerializer<>(Object.class);
        ObjectMapper om = new ObjectMapper();
        om.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
        om.enableDefaultTyping(ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL);
        jackson2JsonRedisSerializer.setObjectMapper(om);

        StringRedisSerializer stringRedisSerializer = new StringRedisSerializer();
        // key采用String的序列化方式
        template.setKeySerializer(stringRedisSerializer);
        // hash的key也采用String的序列化方式
        template.setHashKeySerializer(stringRedisSerializer);
        // value序列化方式采用jackson
        template.setValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);
        // hash的value序列化方式采用jackson
        template.setHashValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);
        template.afterPropertiesSet();

        return template;
    }
}

4、测试

/**
 * @author StarKing
 */
@CrossOrigin
@RestController
@RequestMapping("/assemble")
public class AssembleController {
    @Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;

    @RequestMapping("/test")
    public String test() {
        // 设置值到Redis
        redisTemplate.opsForValue().set("assemble", "true");
        Object assemble = redisTemplate.opsForValue().get("assemble");
        return (String) assemble;
    }
}

九、Redis6事务操作

1、概念

​ Redis事物是一个单独的隔离操作：事务中的所有命令都会序列化、按顺序地执行。事务在执行的过程中，不会被其他客户端发送来的命令请求所打断。

​ Redis事务的主要作用就是串联多个命令防止别的命令插队。

2、Multi、Exec、Discard命令

​ 从输入Milti命令开始，输入的命令都会依次进入命令队列中，但不会执行，直到输入Exec后，Redis会将之前的命令队列中的命令依次执行。组队过程中，可以通过Discard命令来放弃组队。

3、命令使用

4、错误处理

1. 当组队阶段出现错误时，整个队列都会被取消，所有命令都不会被执行。

2. 当执行阶段出现错误时，只有出错的命令不会被执行，其他的会被执行

   

5、事务冲突

1. 解决方案

2. 乐观锁命令

   • **watch **用来监视一个或多个key
   • 应当在开启事务（执行multi）之前执行该命令
   • 如果事务在执行（exec）之前，这个key被其他命令所改动，那么事务将会被打断
   • **unwatch **取消对一个或多个key的监视

3. 演示

   • 终端1：

     

   • 终端2：

     

6、Redis事务三大特性

1. 单独的隔离操作

   事务中所有命令都会序列化、按顺序地执行。事务在执行的过程中，不会被其他客户端发送来的命令请求所打断。

2. 没有隔离级别的概念

   队列中的命令在没有提交之前都不会被执行，因为事务提交前任何指令都不会被实际执行。

3. 不保证原子性

   事务中如果有一条命令执行失败，其后的命令仍然会被执行，没有回滚。

7、秒杀案例

1. 单线程下的代码

private boolean doKill(String userID, String prodID) {
    userID = "user_" + userID;
    // 商品数量
    String prodCount = "prod_" + prodID + "_count";
    // 商品清单
    String boughtList = "prod_" + prodID + "_bought";
    Object o = redisTemplate.opsForValue().get(prodCount);
    if (o == null) {
        // 秒杀还未开始
        System.out.println("秒杀未开始！");
        return false;
    }
    // 秒杀已经开始
    // 判断用户有没有重复秒杀
    Set<Object> members = redisTemplate.opsForSet().members(boughtList);
    if (members != null) {
        // 购物清单存在
        Boolean isMember = redisTemplate.opsForSet().isMember(boughtList, userID);
        if (isMember == null || isMember) {
            // 如果用户已经买过，返回false
            System.out.println("用户" + userID + "已经完成过秒杀！");
            return false;
        }
    }
    int curCount = (int) o;
    // 如果已经售空，则返回false
    if (curCount <= 0) {
        System.out.println("商品已被秒杀完！");
        return false;
    }
    // 开启事务，开始秒杀
    // 商品数减1
    redisTemplate.opsForValue().decrement(prodCount);
    // 添加商品到用户购物车
    redisTemplate.opsForSet().add(boughtList, userID);
    // 提交事务
    System.out.println("用户" + userID + "秒杀成功！");
    return true;
}

2. 存在的问题

   在并发的情况下，会出现超卖问题。同时Redis有可能无法处理多个连接请求，因此会出现连接超时问题。

3. 超卖和超时问题的解决

1. 超卖问题可以采用同步机制解决

2. 超时问题可以用Redis连接池来解决

十、Redis6持久化

1、两种方式

1. RDB(Redis DataBase)
2. AOF(Append Of File)

2、RDB

1. RDB是什么？

   ​ 在指定的时间间隔内将内存中的数据集快照写入磁盘(Snapshot快照文件)，恢复的时候，将快照文件读入到内存。

2. 如何执行？

   ​ Redis会单独创建(fork)一个子进程来进行持久化，会先将数据写入到一个临时文件中，待持久化过程都结束了，再用这个临时文件替换上次持久化好的文件(dump.rdb)。整个过程中，主进程是不进行任何IO操作的，这就确保了极高的性能。如果需要进行大规模数据的恢复，且对于数据恢复的完整性不是非常敏感，那RDB方式要比AOF方式更加高效。RDB的缺点是最后一次持久化后的数据可能丢失。

3. RDB相关配置

   • RDB相关配置在redis.conf的SNAPSHOTTING块中
   • dbfilename：持久化文件的文件名
   • dir：持久化文件的路径
   • stop-writes-on-bgsave-error：当Redis无法写入磁盘时，直接关闭写操作
   • rdbcompression：持久化文件是否进行压缩存储
   • rdbchecksum：检查数据完整性
   • save：save秒钟写操作次数如果超过指定的次数，则进行一次持久化操作，手动保存

4. RDB的优点

   • 适合大规模的数据恢复
   • 对数据的完整性和一致性要求不高时，比较适用
   • 节省磁盘空间
   • 恢复速度快

5. RDB的缺点

   • Fork的时候会被克隆一份相同的数据，大致2倍的膨胀性需要考虑
   • 虽然Redis在fork时使用了写时拷贝技术，但是如果数据庞大时还是比较消耗性能
   • 在备份周期在一定间隔时间做一次备份，所以如果Redis意外down掉的话，就会丢失最后一次快照后的所有修改。

6. 如何停止持久化？

   动态停止RDB：redis-cli config set save “”，save后给空值，表示禁用保存策略

7. RDB的备份

   拷贝rdb文件。

3、AOF

1. AOF是什么？

   ​ 以日志的形式来记录每个写操作（增量保存），将Redis执行过的所有写指令记录下来（读操作不记录），只许追加文件但不可以改写文件，redis启动之初会读取该文件重新构建数据，换言之，redis重启的话，就根据日志文件袋内容将写指令，从前到后执行一次，以完成数据的恢复工作。

2. AOF持久化流程

   • 客户端的请求写命令会被append追加到AOF缓冲区；
   • AOF缓冲区根据AOF持久化策略[always，everysec，no]将操作sync同步到磁盘的AOF文件中；
   • AOF文件大小超过重写策略或手动重写时，会对AOF文件rewrite重写，压缩AOF文件容量；
   • Redis服务重启时，会重新load加载AOF文件中的写操作达到数据恢复的目的。

3. AOF默认不开启

   • 修改redis.conf文件中的appendonly为yes，开启AOF；

   • 可以在redis.conf中配置文件名称，默认为appendonly.aof；

   • AOF的保存路径与RDB的路径一致；

   • 重启后配置生效。

4. AOF和RDB同时开启，Redis采用什么策略？

   系统默认取AOF的数据，因为数据不会存在丢失。

5. 异常恢复

   • 修改默认的appendonly no 为yes
   • 如遇到AOF文件损坏，通过redis-check-aof --fix appendonly.aof进行恢复
   • 恢复：重启redis，然后重新加载

6. AOF同步频率设置

   • appendfsync always，始终同步，每次写入操作都会记入日志，性能较差但完整性较好
   • appendfsync everysec，每秒记入一次，如果宕机可能丢失最后一秒的数据
   • appendfsync no，同步时机交给操作系统

7. rewrite重写压缩

   • 只记录最后的结果值操作，将多条命令简化。

     

   • 重写条件：文件大小及基准值

8. 优点
   • 备份机制更稳健，丢失数据概率更低
   • 可读的日志文件
9. 缺点
   • 比RDB占用空间多
   • 恢复速度慢
   • 同步时存在性能压力

十一、Redis6的主从复制

1、简介

​ 主机数据更新后，根据配置和策略，自动同步到备机的master/slaver机制，Master以写为主，Slave以读为主。一主多从。

好处：

读写分离：主服务器只进行写操作，从服务器只进行读操作。

容灾的快速恢复：当某一台从服务器挂掉的时候，可以从其他的从服务器读取数据。

2、配置一主多从

1. 创建一个目录myredis存放各个Redis配置文件
2. 复制一份配置文件到该目录下
3. 创建新配置文件redis6379.conf
4. 编辑redis6379.conf，内容如下：

5. 同样创建redis6380.conf、redis6381.conf
6. 分别启动三个配置文件
7. 启动结果如下：

8. 使用info replication打印主从复制的相关信息

9. 在从机上使用命令**slaveof **命令将该机设置为端口号为port的主机的从机

3、三大问题

1. 一主两从

   • 从服务器挂掉时：过了某段时间后，该机又重新启动，此时该机会成为主服务器，需要重新设置该机为从服务器，但是数据不会有不同步、不一致的问题。
   • 主服务器挂掉时：从服务器可以知道主服务器挂掉了，自己还是从服务器。主服务器重启后，不需要从服务器做任何事情。

2. 薪火相传

   • 从服务器也可以有从服务器，但是从服务器的从服务器不属于主服务器的从服务器。
   • 优点：有效减轻了master主机的写压力，降低中心化的风险
   • 缺点：一旦中间某个主机宕机，后续从机都无法得到备份

3. 反客为主

   某个主服务器宕机时，可以在从机上通过slaveof no one命令将该从机设置为主机。

4、复制原理

1. 从服务器连接上主服务器之后，从服务器会向主服务器发送请求数据同步的消息；
2. 主服务器收到消息后，主服务器会将数据先进行持久化，然后将rdb文件发送给从服务器，从服务器会读取该rdb文件；
3. 每次主服务器进行写操作之后，会和从服务器进行同步。

5、哨兵模式

1. 概念：反客为主自动版，自动监控主机是否故障，如果故障则根据投票数自动将从服务器转为主服务器。
2. 使用步骤：
   • 在/myredis下新建sentinel.conf文件
   • 在该文件中写一句sentinel monitor ，count为哨兵数量
   • 启动哨兵：redis-sentinel sentinel.conf

3. 主服务器恢复后，只能作从服务器。

十二、Redis6的集群

1、概念

• 存在的问题：
  1. 容量不够时，Redis如何扩容？
  2. 并发写操作很多时，Redis如何分摊？
  3. 主从复制、薪火相传、主机宕机导致的IP地址发生变化时，程序中配置需要对应修改，如何解决？
• 解决方案：由主机代理方式转为无中心化集群配置。
• 主机代理：客户端访问代理服务器，代理服务器寻找对应的Redis服务，进行写操作。
• 无中性化集群：各个服务器都可以作为访问入口，各个服务器可以相互访问到。

2、集群搭建

搭建一个三主三从的集群，主机端口号为6379、6380、6381，从机端口号为6389、6390、6391。

当然在工作中，每个Redis服务都会各自占用一台服务器。

1. 编写redis6379.conf

   

2. 复制其他配置文件

   

3. 配置每个文件中的端口号等属性

4. 启动六个Redis服务

   

5. 将六个节点合成集群

   redis-cli --cluster create --cluster-replicas 1 172.25.191.198:6379 172.25.191.198:6380 172.25.191.198:6381 172.25.191.198:6389 172.25.191.198:6390 172.25.191.198:6391
   

   其中，–cluster-replicas表示选择搭建方式，1表示以最简单的方式搭建集群。

   

   

   如果有以上的效果，表示已经完成了三主三从的集群搭建。

6. 连接集群，进行测试

   使用命令**redis-cli -c -p **连接集群。

   使用cluster nodes查看集群信息。

   

3、集群如何分配节点？

1. 一个集群中至少要有三个主节点。
2. –cluster-replicas 1 表示我们希望为集群中的每个主节点创建一个从节点。
3. 分配原则：尽量保证每个主数据库运行在不同的IP地址，每个从数据库和主库不在一个IP地址

4、什么是slots？

​ 搭建集群时，成功后会显示一句**[OK] All 16384 slots covered**，这里的16384就是slot的个数，数据库中的每一个键都属于这16384个插槽的其中一个。

​ 集群使用公式**CRC16(key) %**来计算键key属于哪个槽。

​ 集群中每个节点负责处理一部分插槽，例如A节点负责0-5460，B节点负责5461-10922，C节点负责10923-16383。当使用set命令向数据库中插入值的时候，会用这个set的key先进行计算，然后根据计算结果，确定在哪个服务器中加入数据。

5、常用命令

1. **cluster keyslot **查询某个key的slot值
2. **cluster countkeysinslot **查询slot对应位置中有多少个值，注意查询前需要转到对应的服务器

6、故障恢复

​ 主机挂掉之后，从机会上位。主机重启后，会变为从机。

​ 如果主从机都挂掉了，集群能否正常工作取决于cluster-require-full-coverage，如果该值为yes，表示某个节点挂掉之后，整个集群会瘫痪；如果该值为no，表示只有该节点不能提供服务。

7、Jedis的集群开发

/**
 * @author StarKing
 */
public class ColonyTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 端口号可以是任意一个，因为是无中心化的
        HostAndPort hostAndPort = new HostAndPort("172.25.191.198", 6379);
        JedisCluster jedisCluster = new JedisCluster(hostAndPort);
        // jedisCluster包含了所有的操作
        jedisCluster.set("k1", "v1");
    }
}

8、好处和不足

1. 好处
   • 实现了Redis扩容
   • 分摊了并发压力
   • 无中心化配置，相对简单
2. 不足
   • 不支持多键操作，如多键添加等
   • 多键的Redis事务不被支持

十三、Redis6的应用问题解决

1、缓存穿透

1. 问题描述
   • 当应用服务器压力突然变大时，Redis缓存命中率降低，导致服务器需要不断查询数据库，数据库压力增大。此时缓存内部依旧平稳运行，但是查询的数据都是在数据库中。
   • Redis查询不到数据，或者出现很多非正常URL访问时，会有缓存穿透的现象

2. 解决方案
   • 对空值缓存：如果一个查询返回的数据为空，那么依然将这个空结果缓存，但设置空结果的过期时间很短，最长不超过五分钟。
   • 设置可访问名单：使用bitmaps定义一个可访问名单，名单id作为bitmaps的偏移量，每次访问和bitmaps里面的id进行比较，如果不在bitmaps里面，则进行拦截。
   • 采用布隆过滤器
   • 实时监控Redis：监控Redis的命中率，需要排查访问的对象和访问的数据，从而设置黑名单限制服务。

2、缓存击穿

1. 问题描述
   • 数据库访问压力瞬时增加，出现崩溃情况，但Redis里面没有出现大量key过期，Redis仍然正常运行。
   • Redis某个热门key过期，大量访问使用这个key

2. 解决方案
   • 预先设置热门数据：在Redis访问高峰之前，把一些热门数据提前存入到Redis里面，加大这些热门数据的存活时间。
   • 实时调整：现场监控哪些数据热门，实时调整这些数据的存活时间。
   • 使用锁：如果查询缓存，得到结果为空，则设置锁，让其不断查询，知道查询到结果为止。

3、缓存雪崩

1. 问题描述
   • 服务器压力变大，服务器崩溃
   • 在极少的时间段内，查询大量key的集中过期情况，Redis命中率降低，则访问数据库压力增大。

2. 解决方案
   • 构造多级缓存
   • 使用锁或队列：保证不会有大量的线程对数据库进行一次性的读写，不适用高并发场景。
   • 设置过期标志更新缓存：记录过期时间，并倒计时，当这个过期时间结束后，通知后台线程更新缓存内容。
   • 将缓存失效时间分散开：比如将一个键的失效时间设置为5分01秒，另外一个设置为5分02秒，以此类推，这样就不会出现同时失效的情况。

4、分布式锁

1. 问题描述

   ​ 单体单机部署的系统被演化成分布式集群系统后，由于分布式系统多线程、多进程并且分布在不同机器上，这将使原单机部署情况下单并发控制锁策略失效，单纯的Java API并不能提供分布式锁的能力。为了解决这个问题，就需要一种跨JVM的互斥机制来控制共享资源的访问。

2. 解决方案：

   1. 基于数据库实现分布式锁
   2. 基于缓存（Redis等）实现——性能最高
   3. 基于Zookeeper——可靠性最高

3. 使用Redis实现分布式锁

   1. 方式一：通过setnx 设置锁，只有当释放（del ）锁后，其他操作者才可以进行操作。但是这种方法存在问题，如果某个操作者一直占用锁，那么将会陷入无期限阻塞。
   2. 方式二：在方案一点基础上，设置锁的过期时间（expire ），可以解决无期限阻塞问题。此时，无法保证原子性，即setnx和expire命令不一定一起执行，可能会被打断。
   3. 方式三：使用命令set nx ex ，在设置键值的同时上锁，并且设置了存活时间。

4. 代码实现

@CrossOrigin
@RestController
@RequestMapping
public class DistributedController {
    @Autowired
    private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;

    @GetMapping("/request")
    public String request() throws InterruptedException {
        // setnx获取锁
        Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "10"， 3, TimeUnit.SECONDS);
        if (lock != null && lock) {
            // 如果获取到锁
            // 执行操作
            System.out.println("执行了相关操作！");
            // 释放锁
            redisTemplate.delete("lock");
        } else {
            // 如果没有获取到锁，即锁被其他线程占用
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            return request();
        }
        return "";
    }
}

​ 上面的代码存在锁误删问题：假如有两台服务器，第一台获取到锁之后，进行了一段时间的卡顿，假如卡顿了4秒，而锁的存活时间为3秒，因此在第3秒的时候，锁被释放，此时B服务器获取到了该锁，需要后续进行2秒的操作，但是操作到第1秒的时候，A服务器将锁手动释放掉，也就是说此时B服务器的锁就会被释放。

​ 锁误删问题解决方案：使用UUID解决，保证每个服务器释放的都是自己的锁，即释放锁的时候进行判断，判断当前的UUID和要释放掉UUID是否一致，如果一致才释放，需要注意的是，必须保证这个判断是一个原子操作。

​ 那么如何实现该判断是原子操作？我们引入LUA脚本，LUA脚本是一款嵌入式语言，它的操作可以保证原子性。由此我们得到最终版本：

@CrossOrigin
@RestController
@RequestMapping
public class DistributedController {
    @Autowired
    private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;

    @GetMapping("/request")
    public String request() throws InterruptedException {
        // setnx获取锁
        String uuid = UUID.randomUUID().toString();
        // 商品ID
        int prodId = 10;
        Boolean lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock" + prodId, uuid, 3, TimeUnit.SECONDS);
        if (lock != null && lock) {
            // 如果获取到锁
            // 执行操作
            System.out.println("执行了相关操作！");
            // 使用LUA脚本释放锁
            String lua = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
            // 使用Redis执行LUA脚本
            DefaultRedisScript<Long> redisScript = new DefaultRedisScript<>();
            redisScript.setScriptText(lua);
            redisScript.setResultType(Long.class);
            redisTemplate.execute(redisScript, Collections.singletonList("lock" + prodId), uuid);
        } else {
            // 如果没有获取到锁，即锁被其他线程占用
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            return request();
        }
        return "true";
    }
}