Redis從生米煮成熟飯

Redis爲何選用單線

單線程減少線程上下文切換和鎖競爭。

網絡IO模型採用IO多路複用，使用EPOLL註冊讀寫事件通知，同步非阻塞。

Redis單線程如何發揮多核CPU優勢

在單臺服務器上運行多個redis實例。
使用taskset命令，將每個redis實例和cpu核心進行綁定

Redis分佈式鎖實現

setnx key value
如果key不存在，則創建並賦值。成功返回1 失敗返回0。
同時設置過期時間： expire key seconds

也可使用set命令配合NX EX選項一次性設置
SET key value EX 10086 NX

緩存雪崩、緩存擊穿、緩存穿透

緩存雪崩： 大量的KEY過期時間過於集中，導致瞬時很多緩存失效，由此可能導致數據庫壓力陡然升高。
解決方案： 將失效時間隨機打亂，如在系統啓動預熱時設定一定程度上離散的過期時間。

緩存擊穿： 緩存中某一個KEY過期失效，如果此時有大量請求過來無法命中緩存的KEY，緩存層像被鑿開了一個口子一樣流入大量數據庫查詢請求
解決方案：雙重校驗方式從數據庫中讀取數據到緩存。雙重校驗：第一層查詢緩存失敗後，進入臨界區，保證同時只有一個請求線程讀取數據庫，進入臨界區後再次嘗試緩存，仍然沒有命中則查詢數據庫。

緩存穿透： 外部請求不斷查詢一個系統中不存在的數據，服務無法命中緩存轉而每次嘗試從數據庫中查詢。
解決方案：

1. 對查詢結果爲空key設置值爲null的緩存，犧牲緩存空間換響應時間。
2. 把所有非法的key映射到一個bitmap中，通過bitmap攔截。《布隆過濾器》原理

Redis如何刪除過期key

1. 主動刪除：redis 默認每隔一定時間檢查已過期key進行刪除, 或者內存不足時觸發主動刪除機制

2. 惰性刪除：在有請求讀寫key時再檢查key是否過期，過期則刪除

Redis如何持久化

AOF

AOF（Append Only File ）： 記錄每次redis的寫命令，如對一個key更新10次，記錄10條寫指令。可以設置每秒一次或者每個寫動作發生後追加。
優點： 持久化頻率高，異常down機時數據丟失少。
缺點： 文件大，恢復時相對耗時。

Redis默認使用RDB持久化，可同時開啓AOF持久化，如下

appendonly yes
appendfilename "appendonly.aof"

AOF重寫

AOF文件體積過大時會進行重寫。重寫的作用是用一條命令去記錄鍵值對，代替之前記錄該鍵值對的多個命令。如一個key自增100次，原文件記錄了100條指令，重寫後將原來的指令合併成爲最新的一條，由此大大壓縮AOF文件體積。

重寫採用寫時賦值(Copy On Write)原理，不直接操作原文件。

RDB

RDB：快照持久化。在特點時間點保存全量的數據信息。
優點： 恢復時直接將快照文件加載到內存，速度快。
缺點： 因爲全量數據量大，持久化頻率一般設置較低。異常關機時會丟失上次持久化到關機時刻的變更數據。

如RDB方式配置

save 900 1 #在900s內如果有1條數據被寫入，則產生一次快照。 
save 300 10#在300s內如果有10條數據被寫入，則產生一次快照   
save 60 10000 #在60s內如果有10000條數據被寫入，則產生一次快照  
stop-writes-on-bgsave-error yes    # 如果爲yes則表示，當備份進程出錯的時候，   主進程就停止進行接受新的寫入操作，這樣是爲了保護持久化的數據一致性的問題。

bgsave

也可通過basave命令手動觸發快照的持久化。bgsave fork出子進程，採用寫時複製機制寫入。不阻塞主進程的工作(對比save命令)。

AOF和RDB可搭配同時使用，開啓AOF時，redis啓動默認從AOF日誌文件中重建緩存。

Redis集羣方案

1. Sentinel: 哨兵模式，主要實現高可用。解決Redis原有的主從同步模式，當Master實例故障時導致整個集羣無法工作的缺陷。Sentinel是一個獨立運行的進程，檢測Redis集羣狀態，如Master因故障下線時則在集羣機器中發起選舉選出新的Master節點。
2. Cluster: 解決單臺主機的內存容量有限。 Redis集羣定義有16384個哈希槽,每個節點負責一段。每個key通過CRC16校驗後對16384取模來決定放置哪個分片。

Redis和數據庫不一致問題

數據庫更新時需要觸發緩存更新

如果先刪除緩存再進行數據庫更新, 可能在數據庫更新之前，新的請求進來因爲沒有命中緩存從數據庫中讀取舊數據。
如果先進行數據庫更新在刪除緩存，可能出現數據庫寫入成功後刪除緩存失敗。導致緩存仍然是舊數據。

網上流傳雙刪策略： 先刪除緩存–> 數據庫寫入 ——》再次刪除緩存。

好處是能數據更新前能預檢查下redis工作狀態，但是關鍵的問題：寫入後刪除緩存時失敗的情況仍然可能存在。根本的解決方案應該在寫入後刪除失敗時增加重試機制，或者回滾數據庫更新。

Redis內存淘汰策略

Redis使用內存超過 maxmemory 配置大小時觸發內存淘汰策略。

• noeviction:不刪除策略，內存達到上限時直接返回錯誤信息
• allkeys-random: 針對所有的key，隨機刪除一部分
• allkeys-lru: 針對所有的key,優先刪除最少使用的
• volatile-random: 針對設置了過期時間的key,隨機刪除一部分
• volatile-ttl: 針對設置了過期時間的key，優先刪除最快過期的key

參考

Redis中文官方網站

原文地址:《Redis從生米煮成熟飯》