Redis全面解析：新手入门指南

前言

如果你已经简单的使用过Redis，那么恭喜你，你已经进入一个新的阶段更深层次了解Redis，本文是对之前学习的一个总结以及对Redis的深层次了解。

一、Redis总结

既然是总结，那么当别人问起你什么是Redis时，我们就要把握从几方面回答这个问题：

是远程字典服务器，完全开源免费的

主要是用来做数据缓存，在内存中运行，数据也保存在内存中（访问速度快）

是当前热门Nosql(not only sql)数据库之一，Nosql泛指非关系型数据库，指没有固定的关系，以键值对形式存储在内存，也可存储在硬盘

与MySQL不是相互替代，是相辅相成的

存储结构简单,性能高,易于扩展,支持多语言,保证操作原子性

支持多种数据类型（这里我们先记住这5种常见类型，后面会专门出一期针对这五种数据类型）

String(字符串)

Hash(哈希)

List(列表)

Set（集合）

Zset（sorted set:有序集合）

二、进阶Redis

线程模型

如果面试官问你，Redis的线程模型是单线程还是多线程时？

我们把握住一点即可，不同版本有区别。

Redis 6.x 之前是真正意义上的单线程（处理客户端的连接和执行操作的命令都是由一个线程完成的）。

Redis 6.x 之后引入多线程（处理客户端请求是由专门的线程处理， 执行命令还是单线程）。

那为什么是用单线程模式，而且速度还那么快？

1. 数据存储在内存中,读取速度快, cpu不是性能瓶颈
2. 结构简单,key-value 底层是哈希结构,查询操作速度是O(1)
3. 采用IO多路复用,非阻塞IO模型,提高连接访问效率
4. 单线程执行命令,不存在线程切换,节省开销,而且是线程安全的.

持久化

为什么我们说Redis具有持久化？

Redis数据是存储在内存中,内存数据是临时保存,它是支持将数据持久化到硬盘

Redis是如何进行数据持久化的？

我们要知道的是，下面这两种形式在Redis.conf文件可配置，默认情况下是RDB

• RDB(Redis DataBase)

1. 直接将内存的数据快照(k-v)存储起来
2. 配置触发持久化的机制

• AOF(Append Only File)

1. 以日志的形式,将写命令存储到文件
2. 还原时,将命令逐个执行还原数据
3. 默认是不开启的 （ appendonly no ）
4. 同步机制

• appendfsync always 每次set记录一次
• appendfsync everysec 没秒记录一次

Redis事务

Redis在执行单条命令时，单线程一次执行一个线程的执行命令

Redis一次操作执行多条命令时，如何保证多条命令能整体执行？

这里引入了Redis事务，它的操作步骤如下：

1. 开启事务，通过multi
2. 添加命令时，不会立即执行命令，而是将其放入一个队列
3. 执行exec命令，会将队列中多条命令依次执行

通过开启Redis事务，我们了解了Redis中多条命令的执行过程，同时，我们需要知道，它是不保证多条命令执行的原子性的，通过一个例子解释：当开启了一个事务时，我们进行到添加命令这步，我们是不知道添加命令是否书写正确，你可以故意写错一条，会发现在执行命令时，错误的那条不会执行，而其它正确命令的会执行。还有一点我们需要知道，在执行第三步exec命令时，其它客户端会被隔离，不会交替执行。

主从复制

简单理解，就是多台Redis服务，其中一台当作主机，其他作为从机。

那为什么需要这种架构的集群呢？

假如只有一台Redis服务器，万一服务宕机，那么客户端会直接请求mysql,若请求数量过大，那么mysql可能也会宕机，而有多台Redis服务器时，即使一台出现故障，那么其他服务还是可以正常运行的。

好了，既然了解了为什么要用集群，接下来我们聊聊它的特点：

• 主机负责写数据，将数据同步到从机，一般的读数据从从机查询
• 实现了读写分离：写命令主机执行，读命令从从机查询

哨兵机制

Redis提供了哨兵的命令，哨兵是一个独立的进程，会对集群中的Redis服务器进行监听，给每个服务器发送请求，若没有响应，则表明发生故障，这时会通过一种机制从从机中选取一台当作主机。当主机恢复后，继续以主机的身份运行，而之前被当作主机的从机，会以从机身份运行。

Key的过期策略

我们会为key设置过期时间，那么当时间到达后，会如何处理这些过期的key呢？

• 立即删除
• 惰性删除
• 定时删除

我们会通过这三种方式处理过期key，下面是对这三种方式的解释：

1. 立即删除 (实时性高) :到期后会执行回调函数，立即释放内存
2. 惰性删除（被动删除）：到期后不会立即删除，到下次使用改键的时候，根据记录的状态决 定是否删除，缺点就是占据内存
3. 定时删除 （实时性高）：每隔一段时间对所有到期的键进行删除

缓存处理流程

缓存穿透

要点是：缓存没有，数据库也没有

每次key的请求，先访问缓存发现没有，再访问数据库发现也没有，若次数过多，导致数据库压力过大，容易被击垮，这种现象就叫缓存穿透。

那你有什么解决办法吗？

• 在缓存中设置空对象（当访问缓存发现没有，访问数据库发现没有，这是会给缓存返回一个空对象，下次再访问时，不会再去访问数据库，而是返回一个空对象）
• 对查询参数进行验证（减少与数据库的交互）

缓存击穿

数据库中有访问所需的数据，只是某个热点key在某个时间点过期了，此时若有大量查询访问，发现缓存中没有数据，则会访问数据库，导致数据库崩溃，这种现象就叫缓存击穿。

那你有什么解决办法吗？

• 合理计算并设置过期时间
• 加锁，当访问缓存时发现没有，在去访问数据库时加锁，避免因访问量过大而崩溃。

缓存雪崩

大量热点key过期或者或者Redis服务故障，导致大量的请求到达数据库，导致数据库崩溃。

那你有什么解决办法吗？

• 随机设置有效时间，避免同时失效
• 将不同的热点key放在不同Redis服务上
• 设置较长的失效时间
• 在java中设置定时任务，检测key是否过期

总结

我们要通过自己的语言将Redis总结的这些点叙述出来；要掌握Redis的线程模型为什么能持久化的原因；掌握Redis事务，主从复制，哨兵机制；了解缓存数据流程后，掌握缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩的概念及解决办法；了解key的过期策略。