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标题: Redis [打印本页]

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作者: 张国伟    时间: 2024-6-20 14:55
标题: Redis
一、redis的5种数据类型

   1、string-----------------字符串类型
  2、hash------------------散列类型
  3、list---------------------列表类型
  4、set--------------------无序聚集类型
  5、zset-------------------有序聚集类型
    不同数据类型的读写
  

• string
  
  
  • set key value
    
  • get key
    
  
  
• hash
  
  
  • hset key 字段 值
    
  • hget key 字段
    
  
  
• list
  
  
  • lpush 键 aa bb cc
    
  • rpush 键 aa bb cc
    
  • lrange 键 0 -1
    
  
  
• set
  
  
  • sadd 键 aaa bbb ccc
    
  • smembers 键
    
  • spop 键
    
  
  
• zset
  
  
  • zadd 键 分数 值1 分数 值2
    
  • zrange 键 0 -1
    
  • zrange 键 0 -1 withscores
    
  • zrevrange 键 0 -1 withscores
    
  
  

  二、redis是单线程吗？

           是的，Redis是单线程的。Redis接纳了事件驱动模型，使用一个主线程来处理网络哀求、读写数据和实行命令。这种设计使得Redis能够充分使用操作系统提供的I/O多路复用机制，高效处理大量的并发连接。虽然Redis是单线程的, 但是通过单线程透明的访问操作系统，从而实现并发处理大量的连接和哀求。
  三、redis6为何引入多线程?

           Redis6引入多线程主要是为了提高系统的并发处理能力和性能。在之前的版本中，Redis是单线程的架构，每个连接都是在单个线程上处理的，这限制了系统的并发能力。
          而在Redis6中引入了多线程模型，可以同时处理多个连接和操作，从而提高了并发处理的能力。多线程模型允许Redis同时处理多个哀求，淘汰了哀求列队的情况，大大提高了系统的吞吐量。
          此外，多线程模型还可以充分使用多核处理器的计算能力，通过并行处理来提高系统的性能。在处理大量连接和高并发的场景下，多线程模型可以更有效地使用系统资源，提供更好的性能和相应时间。
  四、redis的长期化计谋

   Redis有两种长期化计谋：RDB（Redis DataBase）和AOF（Append-Only File）。
  

• RDB长期化：RDB长期化是通过定期将Redis的数据集快照存储到硬盘上，实现数据的长期化。它是通过fork一个子历程来将当前内存中的数据写入一个临时文件，然后再把这个临时文件替换掉之前的RDB文件，以达到更新数据的目的。RDB有两种触发方式：一种是定时触发，可以通过设置save参数来控制隔断时间；另一种是在一定时间内发生了一定命量的写操作时触发。RDB的优点是产生的文件相对较小，恢复数据的速度也较快，但是存在数据丢失的风险。
  
• AOF长期化：AOF长期化是通过将Redis的写操作追加到一个文件（AOF文件）中，实现数据的长期化。当Redis重启时，会重新实行AOF文件中的写操作来恢复数据。AOF长期化有三种计谋：每秒钟同步一次、每写入一次操作都同步一次和从不同步。其中，每秒钟同步一次是默认的计谋，可以通过设置appendfsync参数来改变计谋。AOF的优点是数据的安全性更高，可以避免数据丢失的风险，但是文件相对较大，恢复数据的速度相对较慢。
  
• 混合长期化（AOF + RDB）： 这种方式联合了 AOF 和 RDB 的优点，既能包管数据的完备性和长期性，又能获得较高的性能。在这种模式下，Redis 会先使用 AOF 长期化来包管数据的完备性，然后定期使用 RDB 长期化来生成快照文件，以提高恢复速度和降低文件大小。
  

  在实际应用中，可以根据数据的重要性和对数据的要求来选择合适的长期化计谋，也可以同时使用RDB和AOF来提高数据的安全性和恢复速度。
    rdb方式与aof方式的区别？
          rdb是接纳快照的方式定时存储，它比较节流资源，但大概会导致未保存的数据意外丢失 aof是接纳日志的方式即时存储，它消耗的资源会比rdb方式更多，但它可以防止数据意外丢失
  五、缓存击穿、缓存雪崩、缓存穿透

1、缓存击穿

   原理：
          如果缓存中某个热门数据逾期了，此时大量哀求访问该热门数据，就无法从缓存中读取，直接访问数据库，数据库很容易被高并发的哀求冲垮。
  办理方案：
          1、互斥锁方案，包管同一时间只有一个业务线程更新缓存，未能获取互斥锁的哀求，要么等待锁释放后重新 读取缓存，要么就返回空值或者默认值。
          2、不给热门数据设置逾期时间，由后台异步更新缓存，或者在热门数据预备要逾期前，提前关照后台线程更 新缓存以及重新设置逾期时间；
  2、缓存雪崩

   原理：
          当大量缓存数据在同一时间逾期（失效）或者 Redis 故障宕机时，如果此时有大量的用户请 求，都无法在 Redis 中处理，于是全部哀求都直接访问数据库，从而导致数据库的压力骤增，严峻的会造成 数据库宕机，从而形成一系列连锁反应，造成整个系统瓦解，这就是缓存雪崩的问题。
  办理方案：
  

• 均匀设置逾期时间；
  
• 互斥锁；
  
• 双 key 计谋；
  
• 后台更新缓存；
  

  3、缓存穿透

   原理：
          当用户访问的数据，既不在缓存中，也不在数据库中，导致哀求在访问缓存时，发现缓存缺失，再去访问数据库时，发现数据库中也没有要访问的数据，没办法构建缓存数据，来服务后续的哀求。那么当有大量这样的哀求到来时，数据库的压力骤增，这就是缓存穿透的问题。
  办理方案：
  

• 非法哀求的限制；
  
• 缓存空值或者默认值；
  
• 使用布隆过滤器快速判断数据是否存在，避免通过查询数据库来判断数据是否存在；
  

  六、redis实现分布式锁

6.1、什么是分布式锁

           分布式锁是一种机制，用于确保在分布式系统中，多个节点在同一时刻只能有一个节点对共享资源进行操作。它是办理分布式情况下并发控制和数据一致性问题的关键技术之一。
  
分布式锁的特性:
  

• 互斥性：任意时刻，只有一个客户端能持有锁。
  
• 锁超时释放：持有锁超时，可以释放，防止不必要的资源浪费，也可以防止死锁。
  
• 可重入性：一个线程如果获取了锁之后,可以再次对其哀求加锁。
  
• 高性能和高可用：加锁息争锁必要开销尽大概低，同时也要包管高可用，避免分布式锁失效。
  
• 安全性：锁只能被持有的客户端删除，不能被其他客户端删除
  

  
  6.2、redis实现分布式锁的7中方案

   

• SETNX + EXPIRE
  
• SETNX + value 值（系统时间 + 逾期时间）
  
• 使用 Lua 脚本（包含 SETNX + EXPIPE 两条指令）
  
• SET 的扩展命令（SET EX PX NX）
  
• SET EX PX NX + 校验唯一随机值,再删除
  
• Redisson框架
  
• 多机实现的分布式锁Redlock+Redisson
  

  参考及详解：
  Redis实现分布式锁的7种方案，及正确使用姿势！
  七、Redis是如何办理Hash辩论的?

           redis是通过我们的链式hash来办理我们的hash辩论问题，哈希算法产生的哈希值的长度是固定并且是有限的，比如说我们通过MD5算法生成32位的散列值，那么它能生成出来的长度则是有限的，我们的数据如果大于32位是不是就大概存在不同数据生成同一个散列值，那么redis通过链式hash，以不扩容的前提下把有相同值的数据链接起来，但是如果链表变得很长就会导致性能下降，那么redis就接纳了rehash的机制来办理，类似于hashmap里面的扩容机制，但是redis中的rehash并不是一次把hash表中的数据映射到另外一张表，而是通过了一种渐进式的方式来处理，将rehash分散到多次哀求过程中，避免壅闭耗时。
  八、redis如何包管与数据库的双写一致性

   

• 事务性操作： 在将数据写入 Redis 之前，首先确保将数据写入主数据库。然后，使用 Redis 的事务性操作将数据写入 Redis。这样可以确保在 Redis 中的数据更新操作与主数据库的写入操作是原子性的。
  
• 使用消息队列： 可以通过在主数据库写入操作后将消息发送到消息队列，然后由消耗者从消息队列中获取消息并将数据写入 Redis，从而实现主数据库和 Redis 的异步更新。这样可以将主数据库的写入操作与 Redis 的更新解耦，提高了系统的并发性和可扩展性。
  
• 定期同步： 定期从主数据库中同步数据到 Redis，确保 Redis 中的数据与主数据库保持一致。可以使用定时任务或者数据库的触发器来实现定期同步。
  
• 使用双写模式： 在应用层同时操作主数据库和 Redis，确保数据同时写入两者。这种方式必要确保写入操作的原子性，以防止出现数据不一致的情况。
  

  九、redis是如何处理逾期的数据的?

   Redis 使用一种称为惰性删除（lazy expiration）的方式来处理逾期数据。这意味着 Redis 并不是立刻在键逾期时将其删除，而是在某个键被访问时查抄它是否逾期，如果逾期了，才会将其删除。
详细来说，当客户端实行访问一个键时，Redis 会首先查抄该键是否设置了逾期时间。如果设置了逾期时间，Redis 会在访问该键时查抄它是否逾期，如果逾期了，则会在访问前删除该键并返回空值，否则会返回键对应的值。
  
在处理逾期键时，Redis 使用定期删除（定时任务）和惰性删除相联合的计谋：
  1.定期删除： Redis 会周期性地（默认每秒钟查抄10次）随机抽取一些设置了逾期时间的键，并查抄它们是否逾期，如果逾期则删除。这样可以确保逾期的键会在一定时间内被及时清理。
2.惰性删除： 当客户端实行访问一个键时，Redis 会在访问前查抄该键是否逾期，如果逾期则会被删除。这样可以避免定期删除带来的性能开销，并且可以在键被访问时立刻删除逾期键，释放内存空间。
  十、redis为什么快

   1．内存存储:Redis将数据存储在内存中，实现了快速的读写操作。
  2．单线程模型: Redis接纳单线程处理哀求，避免了多线程的竞争和上下文切换开销。
  3．高效的数据结构:Redis内部使用了高效的数据结构，如哈希表、跳跃表等，提供了快速的数据访问和操作。
  4．异步l0: Redis使用异步IO来处理网络哀求，能够同时处理多个哀求，提高并发性能。
  5．事件驱动架构:Redis基于事件驱动的模型，通过事件循环机制处理哀求和操作，提高系统的效率。
  6．优化的操作:Redis对常用操作进行了优化，如批量操作和管道技术，淘汰了网络通信开销。
 
  十一、redis集群

11.1、原理

   Redis集群的原理主要包罗分片和复制两个方面。
  

• 分片（Sharding）：Redis集群使用分片来将数据分布在多个节点上。每个节点负责存储和处理一部分数据。分片有两种方式：
  
  
  
  • 哈希分片（Hash Sharding）：通过使用哈希算法将键分配到不同的节点上。通常使用CRC16算法计算键的哈希值，然后将哈希值对节点数量取模，确定键应该存储在哪个节点上。
    
  • 范围分片（Range Sharding）：将全部键按照一定的范围划分，并将每个范围分配给不同的节点。每个节点负责一个或多个范围的键。
    
  
  
• 复制（Replication）：为了提高可用性和容错性，Redis集群还使用了复制机制。每个节点都可以有若干个从节点（Slave），从节点负责复制主节点（Master）上的数据。主节点和从节点之间通过异步复制进行数据同步，主节点将写操作记录在AOF或RDB文件中，并将这些操作发送给从节点进行实行。从节点会定期向主节点发送心跳哀求，以查抄主节点是否可用。当主节点不可用时，从节点会选举出一个新的主节点继续提供服务。
  

  Redis集群还包罗一些其他的机制来确保数据的可用性和一致性，比如故障检测和故障恢复机制。当节点发生故障时，集群会自动检测故障节点，并进行故障转移，将数据重新分配到其他正常节点上。同时，Redis集群还支持客户端的自动重定向，当客户端哀求到达错误的节点时，节点会自动将哀求重定向到正确的节点上。
  11.2、配置redis集群的要求

   1、redis的主机数量必须是单数，至少必要配置3台redis主机
  2、redis的主机必要配置从机。配置redis集群至少必要6台redis服务器，其中3台主机，3台从机
  11.3、判断redis集群是否失败的标准

   1、如果集群中主机挂了，它如果没有配置从机。该节点无法访问，集群失败无法使用
  2、如果集群中有一半以上的主机挂了，即使它们配置了从机，集群也是失败的
  11.4、redis集群存储数据

           当配置redis集群中，集群中会产生16384个哈希槽（哈希槽用于详细存储数据），这些哈希槽会均分到 每一台主机上，当向redis集群存储数据时，redis存放数据是接纳：键值对方式存储的。系统会对键接纳一 种CRC16算法，将键转换成一个数值，然后系统用这个数值取模16384,会得到一个介于0~16383之间的值， 系统会判断这个值对应的哈希槽在哪一台主机上，就会自动切换到主机
  
  这些哈希槽范围是: 0~16383
          假设有三台主机：
                  第一台主机： 0 ~ 5000
                  第二台主机： 5001 ~ 10000
                  第三台主机： 10001~16383
  十二、哨兵机制

   Redis的哨兵机制是一种用于监控和自动故障转移的特性。它由一组称为哨兵(sentinel)的历程组成，这些哨兵历程负责监控Redis主服务器以及其相关的从服务器。
  当主服务器出现故障时，哨兵会自动发现并将其中一个从服务器提升为新的主服务器，以确保服务的连续可用性。哨兵还能够监控Redis实例的健康状况，并在必要时实行故障转移操作。
  哨兵机制的主要特点包罗：
  

• 监控：哨兵能够定期查抄Redis实例的可用性，包罗主服务器和从服务器。
  
• 自动故障转移：当主服务器故障时，哨兵能够自动将其中一个从服务器提升为新的主服务器，并将其他从服务器重新配置为复制新的主服务器。
  
• 配置提供者：哨兵可以作为配置提供者，将新的主服务器和从服务器的地址和端口信息关照给客户端。
  
• 选举机制：哨兵使用选举机制来决定哪个从服务器能够成为新的主服务器。
  
• 哨兵集群：多个哨兵历程可以组成一个哨兵集群，以提高可用性并避免单点故障。
  

  使用哨兵机制可以让Redis实例具有更高的可用性和冗余性，当主服务器出现故障时能够快速进行故障转移，确保服务的连续可用性。
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