1. 对Redis的了解
Redis(全称:Remote Dictionary Server 远程字典服务)是一个开源的使用 ANSIC 语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value 数据库,并提供多种语言的 API。
2. Redis一般都有哪些使用场景?
Redis 适合的场景
缓存:减轻 MySQL 的查询压力,提升系统性能;
排行榜:利用 Redis 的 SortSet(有序集合)实现;
计算器/限速器:利用 Redis 中原子性的自增操作,我们可以统计类似用户点赞数、用户访问数等。这类操作如果用 MySQL,频繁的读写会带来相当大的压力;限速器比较典型的使用场景是限制某个用户访问某个 API 的频率,常用的有抢购时,防止用户疯狂点击带来不必要的压力;
好友关系:利用集合的一些命令,比如求交集、并集、差集等。可以方便解决一些共同好友、共同爱好之类的功能;
消息队列:除了 Redis 自身的发布/订阅模式,我们也可以利用 List 来实现一个队列机制,比如:到货通知、邮件发送之类的需求,不需要高可靠,但是会带来非常大的 DB 压力,完全可以用 List 来完成异步解耦;
Session 共享:Session 是保存在服务器的文件中,如果是集群服务,同一个用户过来可能落在不同机器上,这就会导致用户频繁登陆;采用 Redis 保存 Session 后,无论用户落在那台机器上都能够获取到对应的 Session 信息。
Redis 不适合的场景
数据量太大、数据访问频率非常低的业务都不适合使用 Redis,数据太大会增加成本,访问频率太低,保存在内存中纯属浪费资源。
3. Redis 有哪些常见的功能?
数据缓存功能
分布式锁的功能
支持数据持久化
支持事务
支持消息队列
4. Redis 支持的数据类型有哪些?
- string 字符串
字符串类型是 Redis 最基础的数据结构,首先键是字符串类型,而且其他几种结构都是在字符串类型基础上构建的。字符串类型实际上可以是字符串:简单的字符串、XML、JSON;数字:整数、浮点数;二进制:图片、音频、视频。
使用场景:缓存、计数器、共享 Session、限速。
2. Hash(哈希)
在 Redis中哈希类型是指键本身是一种键值对结构,如 value={{field1,value1},……{fieldN,valueN}}
使用场景:哈希结构相对于字符串序列化缓存信息更加直观,并且在更新操作上更加便捷。所以常常用于用户信息等管理,但是哈希类型和关系型数据库有所不同,哈希类型是稀疏的,而关系型数据库是完全结构化的,关系型数据库可以做复杂的关系查询,而 Redis 去模拟关系型复杂查询开发困难且维护成本高。
3. List(列表)
列表类型是用来储存多个有序的字符串,列表中的每个字符串成为元素,一个列表最多可以储存 2 ^ 32 – 1 个元素,在 Redis 中,可以队列表两端插入和弹出,还可以获取指定范围的元素列表、获取指定索引下的元素等,列表是一种比较灵活的数据结构,它可以充当栈和队列的角色。
使用场景:Redis 的 lpush + brpop 命令组合即可实现阻塞队列,生产者客户端是用 lpush 从列表左侧插入元素,多个消费者客户端使用 brpop 命令阻塞式的“抢”列表尾部的元素,多个客户端保证了消费的负载均衡和高可用性。
4. Set(集合)
集合类型也是用来保存多个字符串的元素,但和列表不同的是集合中不允许有重复的元素,并且集合中的元素是无序的,不能通过索引下标获取元素,Redis 除了支持集合内的增删改查,同时还支持多个集合取交集、并集、差集。合理的使用好集合类型,能在实际开发中解决很多实际问题。 使用场景:如:一个用户对娱乐、体育比较感兴趣,另一个可能对新闻感兴趣,这些兴趣就是标签,有了这些数据就可以得到同一标签的人,以及用户的共同爱好的标签,这些数据对于用户体验以及增强用户粘度比较重要。
5. zset(sorted set:**有序集合)
有序集合和集合有着必然的联系,它保留了集合不能有重复成员的特性,但不同得是,有序集合中的元素是可以排序的,但是它和列表的使用索引下标作为排序依据不同的是:它给每个元素设置一个分数,作为排序的依据。 使用场景:排行榜是有序集合经典的使用场景**。例如:视频网站需要对用户上传的文件做排行榜,榜单维护可能是多方面:按照时间、按照播放量、按照获得的赞数等。
5. Redis为什么这么快?
- 完全基于内存,绝大部分请求是纯粹的内存操作,非常快速;
- 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,
也不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗 CPU,
不用去考虑各种锁的问题,不存在加锁释放锁操作,没有因为可能出现死锁而导致的性能消耗;
- 使用多路 I/O 复用模型,非阻塞 IO。
6. 什么是缓存穿透?怎么解决?
6.1 缓存穿透
缓存穿透是指查询一个不存在的数据,由于缓存是不命中时需要从数据库查询,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。
6.2 解决办法
1.缓存空对象
如果一个查询返回的数据为空(不管是数据不存在,还是系统故障),我们仍然把这个空结果进行缓存,但它的过期时间会很短,最长不超过五分钟。
带来的问题:
1.空值做了缓存,意味着缓存中存了更多的键,需要更多的内存空间,比较有效的方法是针对这类数据设置一个较短的过期时间,让其自动剔除。
2.缓存和存储的数据会有一段时间窗口的不一致,可能会对业务有一定影响。例如:过期时间设置为 5分钟,如果此时存储添加了这个数据,那此段时间就会出现缓存和存储数据的不一致,此时可以利用消息系统或者其他方式清除掉缓存层中的空对象。
2.布隆过滤器
将所有可能存在的数据哈希到一个足够大的 bitmap 中,一个一定不存在的数据会被这个 bitmap 拦截掉,从而避免了对底层存储系统的查询压力。
7. Redis的opsForValue使用
set、get、append
8. 什么是缓存雪崩?该如何解决?
8.1 缓存雪崩
如果缓存集中在一段时间内失效,所有的查询都落在数据库上,造成了缓存雪崩。
8.2 解决办法
1.加锁排队:在缓存失效后,通过加锁或者队列来控制读数据库写缓存的线程数量。比如对某个 key 只允许一个线程查询数据和写缓存,其他线程等待;
2.数据预热:可以通过缓存 reload 机制,预先去更新缓存,在即将发生大并发访问前手动触发加载缓存不同的 key,设置不同的过期时间,让缓存失效的时间点尽量均匀;
3.做二级缓存,或者双缓存策略:Cache1 为原始缓存,Cache2 为拷贝缓存,Cache1 失效时,可以访问 Cache2,Cache1 缓存失效时间设置为短期,Cache2 设置为长期。
4.在缓存的时候给过期时间加上一个随机值,这样就会大幅度的减少缓存在同一时间过期。
9. Redis持久化机制——RDB、AOF
RDB全称为:
Redis DataBase,是Redis当中默认的持久化方案。当触发持久化条件时,Redis默认会生成一个dump.rdb文件,Redis在重启的时候就会通过解析dump.rdb文件进行数据恢复。