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Redis是一个使用C语言写的开源的高性能key-value非关系型数据库.
Redis中包含string, list ,set, zset, hash 等数据类型.
Redis的数据都基于缓存的, 每秒可以处理10万次读写, 是已知最快的key-value 数据库.
Redis可以实现写入磁盘, 保证数据安全.
Redi…什么是Reids
Redis是一个使用C语言写的开源的高性能key-value非关系型数据库.
Redis中包含string, list ,set, zset, hash 等数据类型.
Redis的数据都基于缓存的, 每秒可以处理10万次读写, 是已知最快的key-value 数据库.
Redis可以实现写入磁盘, 保证数据安全.
Redis的操作是原子性的.
Redis为什么快
完全基于内存. 数据结构简单采用单线程, 避免了不必要的上下文切换和竞争条件. 使用多路I/O复用模型, 非阻塞IO底层通信协议不同.
Redis的持久化机制是什么
Reids提供了2中持久化机制: RDB(默认) 和 AOF机制.
RDB: 是Redis DataBase缩写快照.
RDB是Redis默认持久化方式, 按照一定时间将内存的数据以快照的形式保存到硬盘中, 对应产生的数据文件为dump.rdb
通过配置文件中的save参数定义快照周期.
优点:
只有一个文件dump.rdb, 方便持久化容灾性好. 性能最大化相对于数据集大时, 比AOF的启动效率更高.
缺点:
1. 数据安全性低: RDB是间隔一段时间进行持久化, 可能丢失间隙数据.
AOF持久化(Append Only File)
将Redis执行的每次写命令记录到单独的日志文件中, 当重启Redis会重新回复数据.
两种方式都开启时, 优先选择AOF.
优点:
数据安全, AOF持久化可以配置appendfsync数据有always 保证每次都记录.
缺点:
AOF 文件比RDB文件大
Redis过期键的删除策略
Redis 提供了多种过期键删除策略包括:
定时删除在设置键的过期时间的同时创建一个定时器当键的过期时间来临时立即执行对键的删除操作。惰性删除放任过期键不管每次从键空间中获取键时检查该键是否过期如果过期就删除该键如果没有过期就返回该键。定期删除每隔一段时间程序对数据库进行一次检查删除里面的过期键至于要删除哪些数据库的哪些过期键则由算法决定。随机删除随机选择一部分过期键并对其进行删除
Redis 服务器实际使用的是定时删除、惰性删除和定期删除。这些策略可以在 Redis 的配置文件中进行设置也可以通过 Redis 命令进行动态配置。
以下是一些常见的配置和使用删除策略的方法 配置文件设置可以在 Redis 的配置文件通常是redis.conf中设置删除策略的相关参数。例如可以设置maxmemory-policy参数来指定使用的删除策略如volatile-lru、allkeys-lru、volatile-random等。 Redis 命令设置可以使用 Redis 命令来动态设置删除策略。例如可以使用CONFIG SET命令来设置maxmemory-policy参数。 选择合适的删除策略根据实际应用的需求和场景选择合适的删除策略。例如如果对内存限制较为严格可以选择定时删除或定期删除策略如果对 CPU 资源较为敏感可以选择惰性删除策略。 监控和调整在使用删除策略时需要监控 Redis 的内存使用情况和性能指标并根据实际情况进行调整。如果发现内存占用过高或性能下降可以考虑调整删除策略或其他相关参数。
需要注意的是不同的删除策略在内存占用和 CPU 资源消耗方面存在差异因此需要根据具体情况进行选择和优化。此外Redis 还提供了一些其他的配置参数如maxmemory、maxmemory-samples等可以进一步调整删除策略的行为.
Redids内存淘汰策略
Redis 提供了多种内存淘汰策略用于在内存使用达到上限时决定清理哪些数据以释放内存空间。以下是一些常见的 Redis 内存淘汰策略
noeviction不会继续服务写请求DEL 请求可以继续服务读请求可以继续进行。这样可以保证不会丢失数据但是会让线上的业务不能持续进行。allkeys-lru从数据集server.db(i).dict中挑选最近最少使用的数据淘汰该策略要淘汰的 key 面向的是全体 key 集合而非过期的 key 集合。allkeys-random从数据集server.db(i).dict中选择任意数据淘汰。volatile-lru从设置过期时间的数据集server.db(i).expires中挑选出最近最少使用的数据淘汰。没有设置过期时间的 key 不会被淘汰这样就可以在增加内存空间的同时保证需要持久化的数据不会丢失。volatile-ttl除了淘汰机制采用 LRU策略基本上与 volatile-lru 相似从设置过期时间的数据集server.db(i).expires中挑选将要过期的数据淘汰ttl 值越大越优先被淘汰。volatile-random从已设置过期时间的数据集server.db(i).expires中任意选择数据淘汰。当内存达到限制无法写入非过期时间的数据集时可以通过该淘汰策略在主键空间中随机移除某个 key。
这些策略可以根据具体的应用需求进行选择和配置。例如如果希望保留最近使用过的数据可以选择 allkeys-lru 策略如果希望优先删除即将过期的数据可以选择 volatile-ttl 策略。同时还可以通过调整相关参数来进一步优化内存淘汰的行为。
什么是Reids事务
Redis 事务是一组命令的集合可以将多个命令打包一次性执行保证这些命令执行的原子性。
在一个 Redis 事务中所有命令都会被序列化并按顺序执行。要么所有命令都成功执行要么都不执行。
在执行事务时通常的步骤如下
使用 MULTI 命令开启事务。依次发送要执行的命令。使用 EXEC 命令执行事务中的所有命令。
如果在事务执行过程中出现错误有以下情况
如果是在执行命令时发生错误比如语法错误等则整个事务会失败所有命令都不会执行。如果是命令执行后返回错误结果比如对一个不存在的键进行操作等其他命令仍然会执行只是出错的命令会有相应错误结果。
Redis 事务可以保证一定程度上的一致性和隔离性但它并不像传统关系型数据库的事务那样严格。例如它不能保证回滚到事务开始前的状态。
Redis事务相关命令
Redis 中与事务相关的命令主要包括以下几种
MULTI标记事务的开始。当你调用 MULTI 命令后Redis 会进入事务状态之后发送的所有命令都不会立即执行而是被放入一个队列中等待执行EXEC执行事务。当所有要执行的命令都已通过 MULTI 收集完毕后调用 EXEC 命令会使 Redis 服务器顺序执行队列中的所有命令。这些命令作为一个整体被提交实现了事务的原子性尽管这种原子性是有限的不包括失败回滚DISCARD取消事务。如果你在 MULTI 后、EXEC 前决定不执行事务中的命令可以使用 DISCARD 来清空命令队列并退出事务状态WATCH为事务提供乐观锁机制。使用 WATCH 命令可以监视一个或多个键如果在 WATCH 后、EXEC 前这段时间内被监视的键被其他客户端修改了那么当执行 EXEC 时事务会失败并返回一个错误从而可以实现基于条件的事务执行
Redis哨兵模式
Redis 哨兵模式是一种高可用解决方案用于监控 Redis 主节点的状态并在主节点发生故障时自动进行故障转移。以下是关于 Redis 哨兵模式的一些关键信息 功能 监控持续监控 Redis 主节点和从节点的运行状态。通知在主节点发生故障时通过 API 通知监控系统或其他应用程序。自动故障恢复当主节点发生故障时自动将从节点提升为主节点并通知客户端使用新的主节点。配置中心为客户端提供 Redis 主节点的地址信息。 工作原理 每个 Sentinel 实例会以每秒一次的频率向主节点、从节点和其他 sentinel 实例发送 PING 命令以检查它们的状态。如果一个实例在指定的时间内down-after-milliseconds没有响应 PING 命令或者返回错误sentinel 会将该实例标记为主观下线。如果多个 sentinel 实例都认为主节点主观下线并且达到了 quorum 数量的 sentinel 实例达成共识那么主节点将被标记为客观下线。一旦主节点被标记为客观下线sentinel 会开始进行故障转移。它会从从节点中选择一个合适的节点作为新的主节点并通知其他从节点切换到新的主节点进行复制。客户端可以通过连接 sentinel 实例来获取当前主节点的地址信息。 搭建哨兵模式 准备多个 Redis 实例包括主节点和从节点。为每个 sentinel 实例创建配置文件指定监控的主节点信息和其他 sentinel 实例的地址。启动 Redis 实例和 sentinel 实例。
通过使用 Redis 哨兵模式可以提高 Redis 系统的可用性和可靠性减少人工干预和故障恢复时间。但需要注意的是哨兵模式仍然存在一些局限性例如在网络分区等情况下可能会出现误判。在实际应用中需要根据具体需求和场景进行评估和选择。 Redis 哨兵模式的工作原理主要包括以下几个方面
监控哨兵节点会定期向主节点、从节点和其他哨兵节点发送 PING 命令以检查它们的状态。如果一个节点在指定的时间内没有响应 PING 命令或者返回错误哨兵会将该节点标记为主观下线。通知当一个节点被标记为主观下线时哨兵会向其他哨兵节点发送通知询问它们是否也认为该节点下线。如果多个哨兵节点都认为该节点下线那么该节点将被标记为客观下线。选举 Leader Sentinel当主节点被标记为客观下线时哨兵节点会进行选举选出一个 Leader sentinel。Leader sentinel 负责进行故障转移操作将从节点提升为主节点。故障转移一旦选举出 Leader sentinel它会开始进行故障转移。首先它会从从节点中选择一个合适的节点作为新的主节点。选择的标准通常包括节点的健康状况、数据完整性等。然后Leader sentinel 会向其他从节点发送命令让它们切换到新的主节点进行复制。通知客户端故障转移完成后Leader sentinel 会通知客户端新的主节点的地址以便客户端能够重新连接到 Redis 集群。
通过以上工作原理Redis 哨兵模式可以实现自动故障检测和转移提高了 Redis 集群的可用性和可靠性。同时哨兵模式还可以实现对 Redis 集群的监控和管理方便管理员进行维护和管理。
Redis主从架构
实现 Redis 主从架构的一般步骤 配置主节点 在主节点的 Redis 配置文件通常是 redis.conf中无需特殊配置来明确其为主节点。 配置从节点 在从节点的配置文件中添加以下配置 slaveof 主节点 IP 主节点端口 指定主节点的地址和端口。 启动主从节点分别启动主节点和从节点的 Redis 服务。 验证 可以在从节点上使用 INFO replication 命令查看复制状态确认从节点是否成功连接到主节点并开始同步数据。 另外也可以通过命令行动态地设置从节点在从节点上执行 SLAVEOF 主节点 IP 主节点端口 命令来建立主从关系。
Redis实现分布式锁
Reids缓存穿透, 缓存雪崩
Redis缓存降级
在 Redis 中进行缓存降级可以通过以下一些方式来实现
基于策略的降级
可以设置一些规则例如当缓存命中率低于一定阈值时采取降级措施。比如不再从缓存中获取数据直接从数据源如数据库获取并返回。
手动触发降级
在某些特定场景下比如系统面临高并发压力或缓存出现故障时手动将系统切换到从数据源获取数据的模式。
数据分层降级
可以将缓存数据分为不同的重要级别。当出现问题时先放弃不太重要数据的缓存保证关键数据的缓存正常服务。
失效时间调整
临时调整某些缓存数据的失效时间加快数据的更新频率以适应特殊情况。
