这是我参与「第五届青训营」伴学笔记创作活动的第 10 天
对课程中学到的重要知识点做了笔记，方便后续的回顾

1. Redis基本工作原理

Redis实现数据持久化的原理：AOF/RDB
Redis单线程处理命令的概念

2. Redis应用案例

掘金连续签到，需要了解GET/SET，Key过期
掘金用户计数，使用到HASH
排行榜ZSET
使用SETNX实现分布式锁

3. 在字节跳动，使用Redis有哪些注意事项

3.1. 大Key、热Key

3.1.1 大Key的定义

数据类型	大Key标准
String类型	value的字节数大于10KB即为大key
Hash/Set/Zset/list等复杂数据结构类西	元素个数大于5000个或总value字节数大于10MB即为大key

3.1.2 危害

大Key的危害：

读取成本高
容易导致慢查询(过期、删除)
主从复制异常,服务阻塞无法正常响应请求业务侧使用大Key的表现：
请求Redis超时报错

3.1.3 消除大Key的方法

拆分
- 将大key拆分为小key。例如一个String拆分成多个String
压缩
- 将value压缩后写入redis，读取时解压后再使用。压缩算法可以是gzip、snappy、lz4等。通常情况下，一个压缩算法压缩率高、则解压耗时就长。需要对实际数据进行测试后，选择一个合适的算法。如果存储的是JSON字符串,可以考虑使用MessagePack进行序列化。
集合类结构hash、list、set、set
1. 拆分:可以用hash取余、位掩码的方式决定放在哪个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

3.1.4 热Key的定义

用户访问一个Key的QPS特别高，导致Server实例出现CPU负载突增或者不均的情况。热key没有明确的标准，QPS超过500就有可能被识别为热Key

3.1.5 解决热Key的方法

设置Localcache
- 在访问Redis前，在业务服务侧设置Localcache，降低访问Redis的QPS。LocalCache中缓存过期或未命中，则从Redis中将数据更新到LocalCache。Java的Guava、Golang的Bigcache就是这类LocalCache
拆分
- 将key:value这一个热Key复制写入多份，例如key1value,key2value，访问的时候访问多个key，但value是同一个，以此将qps分散到不同实例上，降低负载。代价是，更新时需要更新多个key，存在数据短暂不一致的风险
- 增加了更新key的成本
使用Redis代理的热Key承载能力
- 字节跳动的Redis访问代理就具备热Key承载能力。本质上是结合了"热Key发现"、"LocalCache"两个功能用代理实现Localcache

3.2. 慢查询

容易导致redis慢查询的操作

批量操作一次性传入过多的key/value，如mset/hmset/sadd/zadd等O(n)操作建议单批次不要超过100，超过100之后性能下降明显。
zset大部分命令都是O(log(n))，当大小超过5k以上时，简单的zadd/zrem也可能导致慢查询
操作的单个value过大，超过10KB。也即，避免使用大Key
对大key的delete/expire操作也可能导致慢查询,Redis4.0之前不支持异步删除unlink，大key删除会阻塞Redis

3.3. 缓存穿透、缓存雪崩

3.3.1 介绍

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

3.3.2. 缓存穿透的危害

查询一个一定不存在的数据通常不会缓存不存在的数据，这类查询请求都会直接打到db，如果有系统bug或人为攻击，那么容易导致db响应慢甚至宕机
缓存过期时在高并发场景下，一个热key如果过期，会有大量请求同时击穿至db，容易影响db性能和稳定。
同一时间有大量key集中过期时，也会导致大量请求落到db上，导致查询变慢，甚至出现db无法响应新的查询

3.3.3. 如何减少缓存穿透

缓存空值如一个不存在的userIlD。这个id在缓存和数据库中都不存在。则可以缓存一个空值，下次再查缓存直接反空值。
布隆过滤器通过bloom filter算法来存储合法Key，得益于该算法超高的压缩率，只需占用极小的空间就能存储大量key值

3.3.4. 如何避免缓存雪崩

将缓存失效时间分散开比如在原有的失效时间基础上增加一个随机值，例如不同Key过期时间，可以设置为10分1秒过期，10分23秒过期，10分8秒过期。单位秒部分就是随机时间，这样过期时间就分散了。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过期时间短一些。
使用缓存集群，避免单机宕机造成的缓存雪崩。

课后个人总结

了解了redis是什么，redis持久化的概念
了解了在字节跳动内部使用的时候，使用redis常见的问题

参考资料

Redis-大厂程序员是怎么用的

Redis - 大厂程序员是怎么用的 ｜ 青训营笔记