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Redis 缓存机制与应用

Redis是目前最为主流的缓存技术之一,Redis基于内存操作从而拥有强大的性能,可以达到每秒10万次的请求,可以说是一款非常强大的缓存技术了。

本文分为三部分:

  • 基础知识介绍
  • 常用技术讲解与缓存机制
  • 使用场景、缓存问题

基础知识介绍

NoSQL概述

什么是NoSQL?

NoSQL = Not Only SQL (不仅仅是SQL)

关系型数据库:表格 ,行 ,列

非关系型数据库:没有固定的查询语言,键值对存储,列存储,文档存储

随着web2.0互联网的诞生!传统的关系型数据库很难对付web2.0时代!尤其是超大规模的高并发的社区。

NoSQL 特点

1、方便扩展

2、大数据量高性能(Redis 一秒写8万次,读取11万)

3、数据类型是多样性的

NoSQL四大分类

KV键值对:如Redis主要是用于内容缓存,主要是为了处理大量数据高访问负载

文档型数据库:如MongoDBMongoDB 是一个基于分布式文件存储的数据库

列存储数据库:如HBase分布式文件系统,以列簇式存储,将同一列数据存储在一起

图关系数据库:如Neo4j他不是存图形,放的是关系,比如:朋友圈社交网络,广告推荐!

Redis简介

Redis 是什么?

Redis(Remote Dictionary Server ),即远程字典服务,它是一个开源的由ANSI C语言编写,性能优秀、支持网络、可持久化的Key-Value内存的NoSQL数据库!

Redis 能干嘛?

1、内存存储、持久化。

2、效率高,可以用于高速缓存

3、发布订阅系统

4、计时器、浏览量!

5、........

Redis好处

主要从“高性能”和“高并发”这两点来介绍。

Redis缓存机制与应用

把数据库数据存入缓存,请求直接从内存中读取不用经过数据库,减轻数据库压力并且提升性能。

常用技术讲解与缓存机制

Redis主要有5种数据类型,包括String,List,Set,Zset,Hash,满足大部分的使用要求

String

  • String:session、对象、小文件(存文件流字节数组,比磁盘IO快)?
  • int:秒杀、限流、计数
  • bitmap:

场景1.setbit和bitcount结合可以统计一年365天哪天有用户操作过,getbit可以获取某一天是否用户操作过

场景2.权限控制,比如每个权限对应一个bit,哪个用户有该权限,该位为1,没权限为0

list

替换java jvm中的集合,可以作为数据共享,java的话多进程间不能共享或不好共享

hash

可以使redis key变少,类似对象。

场景1.商品详情页、商品对应的收藏数、库存啊,放在redis中因为是原子性的,多地方访问都是实时性的

场景2.聚合场景:一个对象在数据库中可能各个属性在不同表,可以聚合到redis同个对象中

set

set性能慢,可以单独redis实例

场景1.SRANDMEMBER或者spop命令可以用来抽奖

场景2.随机事件

场景3.共同好友(交集)

场景4.推荐好友(差集)

sorted_set

有序集合,数量少时底层是zipList压缩表,数据多了变skiplist

场景1.排行榜

场景2.有序事件

场景3.评论分页

Redis缓存机制与应用

Redis 中除开最常用的 5 种数据类型之外,还有 3 种特殊的数据类型

Redis缓存机制与应用

可以通过help命令查询相关类型命令说明,比如:

help @string help @list1
复制代码

事务

Redis 事务本质:一组命令的集合! 一个事务中的所有命令都会被序列化,在事务执行过程的中,会按照顺序执行!

Redis单条命令式保存原子性的,但是事务不保证原子性!

# 开启事务 
multi  

#命令入队 
set k1 v1 
set k2 v2   
get k2    


# 执行事务
exec   1
复制代码

Redis缓存机制与应用

Redis持久化

持久化就是把内存的数据写到磁盘中去,防止服务宕机了内存数据丢失。

redis提供两种持久化机制 RDB(默认) 和 AOF 机制。

1、RDB

RDB是Redis DataBase缩写快照 ,默认的持久化方式。按照一定的时间将内存的数据以快照的形式保存到硬盘中,对应产生的数据文件为dump.rdb

Redis缓存机制与应用

触发机制

(1)save的规则满足的情况下

(2)执行 flushall 命令

(3)退出redis,也会产生 rdb 文件

2、AOF:

持久化,AOF持久化(即Append Only File持久化),则是将Redis执行的每次写命令记录到单独的日志文件中,当重启Redis会重新将持久化的日志中文件恢复数据。

Redis缓存机制与应用

AOF的三种策略(1)always (2)everysec(默认值) (3)no always

Redis缓存机制与应用

在应用时,要根据自己的实际需求,选择RDB或者AOF,其实,如果想要数据足够安全,可以两种方式都开启,但两种持久化方式同时进行IO操作,会严重影响服务器性能,因此有时候不得不做出选择。

redis主从复制

概念主从复制,是指将一台Redis服务器的数据,复制到其他的Redis服务器。前者称为主节点(master/leader),后者称为从节点(slave/follower);数据的复制是单向的,只能由主节点到从节点。

优点:(1)读写分离 (2)备份

缺点:主服务器宕机,需要人工启动

Redis缓存机制与应用

哨兵模式

哨兵模式是一种特殊的模式,首先Redis提供了哨兵的命令,哨兵是一个独立的进程,作为进程,它会独立运行。其原理是哨兵通过发送命令,等待Redis服务器响应,从而监控运行的多个Redis实例。

Redis缓存机制与应用

使用场景、缓存问题

1、热点数据的缓存

公司项目用户量达到一定数量的时候,这时合理的利用缓存不仅能够提升项目访问速度,还能大大降低数据库的压力。

2、业务上的统计,排行榜

为了保证数据实时效,比如项目的访问量,每次浏览都得给+1,并发量高时如果每次都请求数据库操作无疑是种挑战和压力

3、限时业务的运用

每日签到、限制登录功能等业务场景

4、消息队列

提供基本的发布订阅功能,但不像消息队列那种专业级别

缓存雪崩

原因:大量redis key在同一时间失效,导致大量请求访问数据库,数据库服务器宕机,线上服务大面积报错。

解决办法:

(1)redis高可用

(2)加锁排队,限流降级

(3)缓存失效时间均匀分布

Redis缓存机制与应用

缓存穿透

原因:指缓存和数据库中都没有的数据,导致所有的请求都落到数据库上,造成数据库短时间内承受大量请求而崩掉。

解决办法: (1)接口层增加校验 (2)采用布隆过滤器

Redis缓存机制与应用

缓存击穿

原因:指缓存中没有但数据库中有的数据(一般是缓存时间到期),这时由于并发用户特别多,同时读缓存没读到数据,又同时去数据库去取数据,引起数据库压力瞬间增大,造成过大压力。比如微博热搜。

解决办法:

(1)设置热点数据缓存没有过期时间

(2)加互斥锁

Redis缓存机制与应用

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