Redis 深入浅出 知识总结

一、redis 概述 & redis 特点

Redis（Remote Dictionary Server）远程数据服务，是一种支持 key-value 等多种数据结构的存储系统。可用于缓存，事件发布或订阅，高速队列等场景。支持网络，提供 string，hash，list，set，zset 等数据结构，基于内存，可持久化

• 丰富的数据类型：适用场景多

• 内存存储：快

• 持久化：数据安全

二、数据结构

redis 是 key-value 数据库，key 只能是 string，value 可以是 string、hash、list、set、 sorted set

• string：最大存储 512m（set key_name value），信息缓存、计数器、分布式锁

• hash：适合存储对象，key-value 集合(hset key_name field value)，购物车（用户 id 为 key，商品 id 为 field，商品数量为 value）

• list：字符串列表，有序可重复（lpush key_name value1.. value10），是一个分页做定时排行榜

• set：字符串无序不可重复集合（sadd key_name value...），收藏夹

• sorted set：有序集合（zadd key_name score value），实时排行榜

三、redis 持久化策略

将内存中数据存储到磁盘中

• RDB：快照存储

• AOF：记录写操作，追加到日志文件中，服务器重启时重新执行这些命令

• 不使用持久化

• RDB&AOF：同时开启两种持久化，redis 重启时优先载入 AOP 文件来恢复原始数据，AOF 中数据比 RDB 更加完整

四、redis 线程模型

redis 内部使用文件处理器，单线程架构。采用 IO 多路复用机制同时监听多个 socket，根据 socket 上的事件选择对应的事件处理器进行处理单线程高效率：

• 纯内存操作

• 核心是基于非阻塞的 IO 多路复用机制

• 单线程避免了多线程上下文切换

五、常见问题

• 雪崩：缓存中大批量 key 过期，请求直接落到数据库。使 key 过期时间均匀，加互斥锁，用不国旗

• 穿透：恶意请求系统中不存在的数据。使用布隆过滤器（爬虫系统 url 去重、垃圾邮件过滤、黑名单），返回空对象

• 预热：系统上线后将缓存数据直接加载到缓存系统，避免用户请求直接落到数据库再写到缓存。工程启动时进行加载缓存动作，设置一个定时任务脚本，先保证热点数据提前加载到缓存

• 击穿：某热点 key 失效瞬间，请求直接落到数据库。增加回血缓存互斥锁，热点 key 永不过期

• 降级：指缓存失效或者服务器挂掉，不直接访问数据库，直接返回默认值或者访问服务的内存数据，避免数据库遭受巨大压力

六、内存淘汰机制

redis 缓存不足时，通过淘汰旧数据来处理新加入数据的策略

• noeviction：默认策略，对于写请求直接返回错误

• allkeys-lru：所有 key 最近最少使用

• volatile-rlu：设置了过期时间的 key 最近最少使用

• allkeys-random：所有 key 中随机淘汰

• volatile-random：从设置了过期时间的 key 中随机淘汰

• volatile-ttl：在设计了过期时间的 key 中根据过期时间淘汰最早过期的 key

• allkeys-lfu：所有的 key 中，最少使用频率，4.0 开始支持

• volatile-lfu：设置了过期时间的 key 中，最少使用频率，4.0 开始支持

七、redis 事务机制

MULTI 开启，操作命令加入队列，EXEC 命令开始顺序执行。如果执行报错，不会回滚

• WATCH：为 redis 提供 check-and-set（CAS）行为。被 WATCH 的 key 如果被改动，则 EXEC 时会返回 nil-reply

• MULTI：开启一个事务

• UNWATCH：取消 WATCH 命令所有的 key

• DISCARD：放弃事务，事务列表被清空，并退出事务状态

• EXEC：负责执行事务中所有命令

八、redis 主从复制

指将一台 redis 服务器数据复制到其他 redis 服务器。前者为主节点（master），后者为从节点（slave）。数据的复制是单向的，只能由主到从

主从复制作用：

• 数据荣誉：热数据备份

• 故障恢复：主节点故障，可以由从节点提供服务

• 负载均衡：读写分离，主节点负责写数据，从节点负责读数据

• 高可用：是哨兵和集群的基础

实现原理：

三个阶段：连接建立阶段、数据同步阶段、命令传播阶段

九、哨兵（Sentinel）原理

是 redis 高可用的实现方案，管理多个 redis 实例，实现对 redis 的监控、通知、自动故障转移

问题引入：redis 主从负责模式下，一旦主节点故障无法提供服务，需要手动将从节点晋升为主节点，还需要通知客户端更新主节点地址，这个故障处理方案是不可取的

十、 memcache & redis 区别

• memcache 纯内存，数据量不能超过内存，redis 支持持久化

• memcache 只支持 string，redis 支持多种

十一、客户端

• Jedis

• Redisson

• Lettuce