八股学习 Redis

使用场景

缓存：穿透、击穿、雪崩、双写一致、持久化、数据淘汰、淘汰策略；
分布式锁：setnx、redisson；
计数器、保存token、消息队列、延迟队列：数据类型；

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常见问题

• 什么是缓存穿透，怎么解决？

• 什么是布隆过滤器？

• 什么是缓存击穿，怎么解决？

• 什么是缓存雪崩，怎么解决？

• Redis双写问题?

• Redis作为缓存如何实现持久化？

• Redis的数据过期策略有哪些?

• Redis的数据淘汰策略有哪些?

• Redis分布式锁如何实现?

• Redis实现分布式锁如何合理的控制锁的有效时长?

• Redis集群有哪些方案?

• 什么是 Redis 主从同步?

• 使用的Redis是单点还是集群?哪种集群Redis分片集群中数据是怎么存储和读取的？

• Redis集群脑裂

• 怎么保证Redis的高并发高可用？

• 用过Redis的事务吗?事务的命令有哪些？

• Redis是单线程的，但是为什么还那么快?

• …

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问题1、2

缓存穿透、布隆过滤器

示例场景

缓存穿透

查询一个不存在的数据，mysql查不到，因此不会直接写入，导致频繁查询数据库；

解决方案一

缓存空数据,即使查询返回数据为空，也仍把空结果缓存；
优点：简单；
缺点：内存消耗，可能导致不一致问题；

解决方案二

布隆过滤器：

作用：检索一个元素是否在集合中；

优点：内存占用少，没有多余key；
缺点：实现相对复杂，存在误判；

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问题3

缓存击穿

示例场景

缓存击穿

给某一个key设置了过期时间，当key过期的时候，恰好这时间点对这个key有大量的并发请求过来，这些并发的请求可能会瞬间把DB压垮；

解决方案

互斥锁
优点：强一致；
缺点：性能差；
逻辑过期
优点：高可用，性能优；
缺点：不能保证数据绝对一致；

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问题4

缓存雪崩

示例场景

缓存雪崩

指在同一时间段大量的缓存key同时失效或者Redis宕机，导致大量请求到达数据库，带来巨大的查询压力；

解决方案

• 给不同的key的TTL添加随机值；
• 利用Redis集群提高服务可用性：哨兵模式、集群模式；
• 给缓存业务添加降级限流策略：ngxin或spring cloud gateway
• 给业务添加多级缓存:Guava或者Caffeine

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问题5

示例场景

双写一致性

双写一致性

当修改了数据库的数据，也要同时更新缓存的数据，缓存数据于数据库数据要保持一致；

强一致方案

Redisson提供的读写锁
共享锁：读锁readLock，加锁后，其他线程可以共享读操作；
排它锁：独占锁writeLock，加锁后，阻塞其他线程读写操作；

允许延时一致方案

MQ中间件:更新数据后，通知缓存删除；

canal中间件:监听binlog数据更新缓存，不需要修改业务代码；

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问题6

Redis持久化

RDB方式

bgsave开始时会fork主进程得到子进程，子进程 （不是子线程） 会共享主进程的内存数据，完成fork后读取内存数据并写入RDB文件；
fork采用的是copy-on-write技术

• 当主进程执行读操作时，访问共享内存；
• 当主进程执行写操作时，则会拷贝一份数据，执行写操作；
  

AOF方式

AOF全称为Append Only File(追加文件)，Redis处理的每一个读写命令都会记录在AOF文件中，可以看作是命令日志文件；

需要注意的是，AOF默认是关闭的，需要修改redis.conf配置文件来开启AOF：

AOF命令的记录频率也可以通过redis.conf文件来配置：


因为是记录命令，AOF文件会比RDB文件大的多。而且AOF会记录对同一个key的多次写操作，但只有最后一次写操作才有意义。通过执行bgrewriteaof命令，可以让AOF文件执行重写功能，用最少的命令达到相同效果；

Redis也会在触发阈值时自动去重写AOF文件，阈值也可以在redis.conf中进行配置：

两种方式对比

RDB和AOF各有优缺点，如果对数据安全性要求较高，在实际开发中往往结合两者来使用；

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问题7

Redis数据过期策略

示例场景

Redis对数据设置数据的有效时间，数据过期以后，就需要将数据从内存中删除掉。可以按照不同的规则进行删除，这种删除规则就被称之为数据的删除策略(数据过期策略)。

惰性删除

设置该key过期时间后，我们不去管它，当需要该key时，我们在检查其是否过期，如果过期，我们就删掉它，反之返回该key；
优点:对CPU友好，只会在使用该key时才会进行过期检查，对于很多用不到的key不用浪费时间进行过期检查；
缺点:对内存不友好，如果一个key已经过期，但是一直没有使用，那么该key就会一直存在内存中，内存永远不会释放；

定期删除

每隔一段时间，我们就对一些key进行检查，删除里面过期的key(从一定数量的数据库中取出一定数量的随机key进行检查，并删除其中的过期key)。
定期清理有两种模式:

• SLOW模式：定时任务，执行频率默认为10hz，每次不超过25ms，以通过修改配置文件redis.conf的hz 选项来调整这个次数；
• FAST模式：频率不固定，但两次间隔不低于2ms，每次耗时不超过1ms；

优点:可以通过限制删除操作执行的时长和频率来减少删除操作对 CPU 的影响。另外定期删除，也能有效释放过期键占用的内存。
缺点:难以确定删除操作执行的时长和频率。

Redis的过期删除策略:惰性删除+定期删除两种策略进行配合使用