这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 17 天
本节课介绍了Redis的基本工作原理、Redis应用案例，还有字节跳动中使用Redis的注意事项
1、什么是Redis
数据从单表演进出分库分表
MySQL从单机演进出集群：数据量增长、读写数据压力的不断增加
数据分冷热：热数据存储到内存中
1.1 Redis基本工作原理
数据从内存中读写
数据保存到硬盘上防止重启数据丢失
增量数据保存到AOF文件
全量数据RDB文件
单线程处理所有操作命令
2、Redis应用案例
2.1 掘金连续签到
GET/SET，Key过期
String数据结构：可以存储字符串、数字、二进制数据；通常配合expire使用；用于存储计数、Session
2.2 消息通知
用list作为消息队列
Quicklist：由一个双向链表和listpack实现
2.3 掘金用户计数，使用到hash
一个用户有多项计数需求，可通过hash结构存储
hash数据结构dict：
rehash：将ht[0]中的数据全部迁移到ht[1]中。数据量小的场景下，直接将数据从ht[0]拷贝到ht[1]速度是较快的。数据量大的场景，迁移过程将会明显阻塞用户请求；渐进式rehash：每次用户访问时都会迁移少量数据，将整个迁移过程平摊到所有的访问用不请求过程中
2.4 排行榜zset
使用setnx实现分布式锁
结合dict可实现通过key操作跳表的功能
2.5 zest数据结构zskiplist
查找数字7的路径，head,3,3,7
结合dict（哈希）后可实现通过key操作跳表的功能
2.5 限流
要求1秒内放行的请求为N，超过N则禁止访问
Key:comment_freq_limit_1671356046
对这个Key调用incr，超过限制N则禁止访问。1671356046是当前时间戳
2.6 分布式锁
并发场景，要求一次只能有一个协程执行
执行完成后，其他等待中的协程才能执行
可以使用redis的setnx实现，利用了两个特性：Redis是单线程执行命令、setnx只有未设置过才能执行成功
3、Redis使用注意事项
3.1 大key（查询）
value（string类型）大于10KB就是大key，元素个数大于5000个或总value大于10MB就是大key（hash/set/zset/list等复杂数据结构类型），使用大key将导致Redis系统不稳定、读取成本高、慢查询、主从复制异常、无法正常响应请求
业务侧使用大key：请求Redis超时报错
3.1.1 解决方案
拆分：拆分为小key
压缩：将value压缩后写入Redis，读取时解压后使用。压缩算法可以是gzip、snappy、lz4等
对于hash、list、zset、set：
（1）拆分：hash取余、位掩码方式决定存放在哪个key中
（2）区分冷热：如榜单列表场景使用zset，只缓存前10页数据，后续数据走DB
3.2 热Key
一个Key的QPS特别高，将导致Redis实例出现负载突增，负责均衡流量不均的情况。QPS超过500就有可能被识别为热key
3.2.1 解决方案
设置Localcache：降低Redis的QPS。LocalCache中缓存过期或未命中，则从Redis中将数据更新到LocalCache
拆分：将key:value复制写入多份，访问时访问多个key，但是value是同一个，将QPS分散到不同实例上，降低负载。但是更新时需要更新多个key，存在数据短暂不一致的风险
使用Redis代理的热key承载能力
3.3 慢查询
大key、热key的读写；一次操作过多key（mset/hmset/sadd/zadd），单批次不要超过100
3.4 导致缓存穿透、缓存雪崩
缓存穿透：热点数据查询绕过缓存，直接查询数据库
缓存雪崩：大量缓存同时过期
3.4.1 缓存穿透的危害
查询一个一定不存在的数据:查询请求直接打到DB，如果有系统bug或人为攻击，容易导致DB响应慢甚至宕机
3.4.2 缓存雪崩的危害
缓存过期时：在高并发场景下，一个热key同时过期，会有大量请求同时击穿DB，同一时间有大量key集中过期时，会导致大量请求打到DB上，导致查询变慢，甚至出现DB无法响应新的查询
3.4.3 减少缓存穿透
缓存空值：缓存空值，下次再查缓存直接返回空值
布隆过滤器：存储合法key
3.4.4 避免缓存雪崩
缓存空值，将缓存失效时间分散开，例如在原有失效时间基础上增加一个随机值。对于热点数据，过期时间尽量设置得长一些，冷门的数据可以相对设置短一些。使用缓存集群，避免单机宕机
课后个人总结
本节课介绍了Redis的基本工作原理、Redis应用案例，还有字节跳动中使用Redis的注意事项。关于Redis，我在day22、24、25、26、28阅读的文章中都有提到，所以比较了解它的工作原理、工作方法以及它能解决的问题。我觉得本节课学到的更多的是Redis的实战方法
