Redis学习历程(一) 一文了解 Redis

一、Redis是什么？

Redis是一个以内存作为存储的 NoSQL 型数据库。以是C语言开发并遵从BSD协议，常见用于数据库、缓存、消息中间件等。

优点：

• 读写速度非常快：支持并发10W QPS。
• 单进程单线程：是线程安全的，采用IO多路复用机制。
• 丰富的数据类型：支持字符串（strings）、散列（hashes）、列表（lists）、集合（sets）、有序集合（sorted sets）等。
• 支持数据持久化：可以将内存中数据保存在磁盘中，重启时加载。
• 主从复制，哨兵，高可用。
• 作分布式。

Redis为何这么快？

• 完全基于内存，绝大部分请求是纯粹的内存操作，非常迅速，数据存在内存中，类似于HashMap，HashMap的优势就是查找和操作的时间复杂度是O(1)。
• 数据结构简单，对数据操作也简单。
• 采用单线程，避免了不必要的上下文切换和竞争条件，不存在多线程导致的CPU切换，不用去考虑各种锁的问题，不存在加锁释放锁操作，没有死锁问题导致的性能消耗。
• 使用多路复用IO模型，非阻塞IO。

二、支持的数据类型

在聊数据类型之前，我们先了解redis是如何表示数据类型的？如下图：

redis内部使用一个redisObject对象来表示所有的key和value。如上图所示：type表示一个value对象具体是何种数据类型，encoding是不同数据类型在redis内部的存储方式。
例如：type=string表示value存储的是一个普通字符串，那么encoding可以是raw或者int。

五种数据类型：

1. string：以 key=>value方式存储，是二进制安全的，所以 string 类型可以包含任何数据，比如jpg图片或者序列化的对象。string 类型的值最大能存储512M。常见命令：set、get。
2. Hash：hash 是一个 string 的 key 和 value 的映射表，所以特别适合存储对象。常用命令：hget、hset、hgetall等。
3. list：简单的字符串列表，按照插入顺序排序。常用命令：lpush、rpush、lpop、rpop、lrange(获取列表片段)等。
4. set：string类型的无序集合，通过hashtable实现的。set中的元素是没有顺序的，而且是没有重复的。常用命令：sdd、spop、smembers、sunion等。
5. zset：string类型元素的集合，且不允许重复的元素。是有序的 额外提供一个优先级（score）的参数来为成员排序，并且是插入有序的，即自动排序。

三、redis-缓存问题

雪崩

含义：同一时间大面积 key 失效。一般特指热门数据，大范围失效，然后大量请求直接查询DB。导致数据库崩溃。

应对方法：

1. 生成 key 时候有效期随机生成，避免同时过期。
2. 如果Redis是集群部署，将热点数据均匀分布在不同的Redis库中也能避免全部失效。
3. 永不过期，数据更新时候更新缓存。

穿透

含义：穿透是指缓存和数据库中都没有的数据，而用户不断发起大量请求，直接查崩溃DB。一般是不合法的用户（黑客）攻击。

应付方法：

1. 程序层过滤，做参数校验。
2. 使用redis 布隆过滤器（Bloom Filter）。原理：利用高效的数据结构和算法快速判断出你这个Key是否在数据库中存在，不存在你return就好了，存在你就去查DB刷新KV再return。

击穿

含义：类似雪崩，不同之处在于特指一个热点 key，失效。在这个 key失效瞬间，大量的请求直接捅到数据库。所以叫缓存击穿。

应对办法：

1. 数据永不过期。

四、淘汰策略

策略	备注
volatile-lru	从已设置过期时间的KV集中优先对最近最少使用(less recently used)的数据淘汰
volitile-ttl	从已设置过期时间的KV集中优先对剩余时间短(time to live)的数据淘汰
volitile-random	从已设置过期时间的KV集中随机选择数据淘汰
allkeys-lru	从所有KV集中优先对最近最少使用(less recently used)的数据淘汰
allKeys-random	从所有KV集中随机选择数据淘汰
noeviction	不淘汰策略，若超过最大内存，返回错误信息

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备注： 文中部分图片、文字来源网络。