Redis学习笔记——进阶篇

一、Redis实现缓存

1.缓存实现方式

使用Redis做缓存有两种方式:直接通过RedisTemplate来使用、使用spring cache集成Redis

RedisTemplate

Spring Cache集成Redis

2.数据淘汰机制

前置知识点:key的生存时间和过期时间

volatile-lru 从已设置过期时间的数据集中挑选最近最少使用的数据淘汰
volatile-ttl 从已设置过期时间的数据集中挑选将要过期的数据淘汰
volatile-random从已设置过期时间的数据集中任意选择数据淘汰
allkeys-lru从所有数据集中挑选最近最少使用的数据淘汰
allkeys-random从所有数据集中任意选择数据进行淘汰
noeviction禁止驱逐数据

Redis中的淘汰机制(LRU和TTL)都是非精确算法实现的,主要从性能和可靠性上做平衡,所以并不是完全可靠,在了解Redis淘汰策略之后还应在平时多主动设置或更新key的expire时间,主动删除没有价值的数据,提升Redis整体性能和空间

二、缓存相关问题的预防和解决

1.缓存穿透

缓存穿透是指查询一个一不存在的数据,从缓存redis没有命中,需要从mysql数据库查询,查不到数据则不写入缓存,这将导致这个不存在的数据每次请求都要到数据库去查询,造成缓存穿透。

解决办法:
1.接口层增加校验,对传参进行校验,给key设置一些格式规则,滤掉不符合规则的Key;
2.缓存空值:如果查询数据库也为空,直接设置空值存放到缓存,这样第二次到缓冲中获取就有值了,而不会继续访问数据库。设置一个过期时间或者当有值的时候将缓存中的值替换掉即可。
3.BloomFilter(Redis-避免缓存穿透的利器之BloomFilter

2.缓存击穿

本应该在缓存中的热点数据突然失效,大量请求打到服务器的数据库中。

解决办法:
1.设置数据永不过期
2.加互斥锁

3.缓存雪崩

数据未加载到缓存中,或者缓存同一时间大面积的失效,从而导致所有请求都去查数据库,CPU和内存负载过高,甚至宕机。

预防措施:
1.使用集群缓存。降低宕机概率。
2.在每一个缓存原有的过期时间基础上加一个随机值,比如1到5分钟,这样每一个缓存的过期时间的重复率就会降低,就很难引发集体失效的事件。
3.加阻塞队列,每次只有一个线程在执行请求,缺点也显而易见,会降低系统QPS。

消减措施:
1.二级缓存
2.降级+接口限速

三、Redis分布式锁——SETNX

SETNX是redis的一个命令,对应的操作是将 key 的值设为 value,当且仅当 key 不存在。若给定的 key 已经存在,则 SETNX 不做任何动作。
命令格式:

SETNX key value

返回整数,具体为

  • 1,当 key 的值被设置
  • 0,当 key 的值没被设置

使用 set key value [EX seconds][PX milliseconds][NX|XX] 命令实现分布式锁
Redis在 2.6.12 版本开始,为 SET 命令增加一系列选项:

SET key value[EX seconds][PX milliseconds][NX|XX]

  • EX seconds: 设定过期时间,单位为秒
  • PX milliseconds: 设定过期时间,单位为毫秒
  • NX: 仅当key不存在时设置值
  • XX: 仅当key存在时设置值

设置过期时间(避免获取到锁的客户端意外死掉锁得不到释放)
value设置为随机值,释放锁之前判断锁对应的value是不是自己设置的,如果是才去释放(避免错误释放别人设置的锁)

详细内容参考这篇博客:基于Redis的分布式锁实现

四、Redis数据类型底层实现

再来说一说Redis支持的几种数据类型的底层实现。

1.string-SDS

Redis是用C语言实现的,C语言中,字符串其实就是一个数组,但是Redis的字符串底层实现是SDS,动态字符串,结构如下:


SDS

将字符串长度保存到len字段,这样获取长度就不用想C语言的字符串去遍历一遍。
此外,SDS还有如下两个特点:
1.减少修改字符串时带来的内存重分配次数
free表示还没有使用的空间,用来做空间预分配和惰性空间释放。
2.二进制安全
字符串是否结束不是去判断空字符也就是'\0',而是判断len,这样也保证了SDS的二进制安全,让其可以存图片、音频等文件。

2.zset-跳跃表

请参考Redis为什么用跳表而不用平衡树?

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