Redis原理及在业务中的使用场景Redis详解

  • Z时代
  • 2024-01-10
  • 分类：综合

编程

1、什么是Redis?

  • DB，数据存在内存中，其提供了多种数据类型（list，set，zset，hash等数据结构的存储）。

  • 可用来做缓存和分布式锁

  • redis 支持事务 、持久化、LUA脚本、LRU驱动事件、多种集群方案

  • Redis的一种持久化方式叫快照（snapshotting，RDB）（默认）,另一种方式是只追加文件（append-only file,AOF）(影响性能)

2、Redis实现原理

  • redis 内部使用文件事件处理器 file event handler，这个文件事件处理器是单线程的，所以 redis 才叫做单线程的模型。它采用 IO 多路复用机制同时监听多个 socket，根据 socket 上的事件来选择对应的事件处理器进行处理。

  • 文件事件处理器的结构包含 4 个部分：

    • 多个 socket

    • IO 多路复用程序

    • 文件事件分派器

    • 事件处理器（连接应答处理器、命令请求处理器、命令回复处理器）

    多个 socket 可能会并发产生不同的操作，每个操作对应不同的文件事件，但是 IO 多路复用程序会监听多个 socket，会将 socket 产生的事件放入队列中排队，事件分派器每次从队列中取出一个事件，把该事件交给对应的事件处理器进行处理。

3、Redis的使用场景

  • 热点数据

    存取数据优先从 Redis 操作，如果不存在再从文件（例如 MySQL）中操作，从文件操作完后将数据存储到 Redis 中并返回。同时有个定时任务后台定时扫描 Redis 的 key，根据业务规则进行淘汰，防止某些只访问一两次的数据一直存在 Redis 中。

  • 会话维持 Session

    会话维持 Session 场景，即使用 Redis 作为分布式场景下的登录中心存储应用。每次不同的服务在登录的时候，都会去统一的 Redis 去验证 Session 是否正确。但是在微服务场景，一般会考虑 Redis + JWT 做 Oauth2 模块。

  • 分布式锁 SETNX

    命令格式：SETNX key value：当且仅当 key 不存在，将 key 的值设为 value。若给定的 key 已经存在，则 SETNX 不做任何动作。

    1）超时时间设置：获取锁的同时，启动守护线程，使用 expire 进行定时更新超时时间。如果该业务机器宕机，守护线程也挂掉，这样也会自动过期。如果该业务不是宕机，而是真的需要这么久的操作时间，那么增加超时时间在业务上也是可以接受的，但是肯定有个最大的阈值。

    2）但是为了增加高可用，需要使用多台 Redis，就增加了复杂性，

  • 表缓存

    Redis 缓存表的场景有黑名单。访问频率较高，即读高。根据业务需求，可以使用后台定时任务定时刷新Redis 的缓存表数据。

  • 消息队列 list

    主要使用了 List 数据结构。List 支持在头部和尾部操作，因此可以实现简单的消息队列。

    1). 发消息：在 List 尾部塞入数据。

    2). 消费消息：在 List 头部拿出数据。同时可以使用多个 List，来实现多个队列，根据不同的业务消息，塞入不同的 List，来增加吞吐量。

  • 计数器 string

    主要使用了 INCR、DECR、INCRBY、DECRBY 方法。

    INCR key：给 key 的 value 值增加一 DECR key：给 key 的 value 值减去一

4、几种缓存问题及解决方案

缓存穿透

当大量的请求无命中缓存、直接请求到后端数据库(业务代码的 bug、或恶意攻击)，同时后端数据库也没有查询到相应的记录、无法添加缓存。这种状态会一直维持，流量一直打到存储层上，无法利用缓存、还会给存储层带来巨大压力。

解决方案：

  1. 请求无法命中缓存、同时数据库记录为空时在缓存添加该 key 的空对象(设置过期时间)，缺点是可能会在缓存中添加大量的空值键(比如遭到恶意攻击或爬虫)，而且缓存层和存储层数据短期内不一致；

  2. 使用布隆过滤器在缓存层前拦截非法请求、自动为空值添加黑名单(同时可能要为误判的记录添加白名单).但需要考虑布隆过滤器的维护(离线生成/ 实时生成)。

缓存雪崩

缓存崩溃时请求会直接落到数据库上，很可能由于无法承受大量的并发请求而崩溃，此时如果只重启数据库，或因为缓存重启后没有数据，新的流量进来很快又会把数据库击倒。

解决方案：

  • 事前：Redis 高可用，主从 + 哨兵，Redis Cluster，避免全盘崩溃。

  • 事中：本地 ehcache 缓存 + hystrix 限流 & 降级，避免数据库承受太多压力。

  • 事后：Redis 持久化，一旦重启，自动从磁盘上加载数据，快速恢复缓存数据。

请求过程

  • 用户请求先访问本地缓存，无命中后再访问 Redis，如果本地缓存和 Redis 都没有再查数据库，并把数据添加到本地缓存和 Redis；

  • 由于设置了限流，一段时间范围内超出的请求走降级处理(返回默认值，或给出友情提示)。

以上是 Redis原理及在业务中的使用场景Redis详解 的全部内容， 来源链接： utcz.com/z/514197.html

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