Redis必会知识点总结
2023-04-10 14:26:59
- 定义：Redis是完全开源的，遵守BSD协议的高性能key-value数据库。
- 核心特点：
数据持久化：支持将内存数据保存到磁盘，重启时可重新加载。
丰富数据结构：支持String、List、Set、ZSet（有序集合）、Hash等。
主从备份：支持Master-Slave模式的数据备份。
- 高性能：读速度达110,000次/秒，写速度81,000次/秒。
- 原子性操作：所有操作均为原子性，支持事务（多个操作原子执行）。
- 丰富特性：支持发布/订阅、键过期通知、Lua脚本等。
- 内存与持久化平衡：数据存储在内存中，但可通过持久化机制保存到磁盘。
- 复杂数据结构：提供对List、Set等结构的原子操作，无需额外抽象。
- 内存操作优势：内存中操作复杂数据结构更高效，磁盘格式紧凑且以追加方式存储。
- 权衡内存限制：数据量受硬件内存限制，需合理设计数据规模。
- String：二进制安全字符串，支持整数/浮点数运算。
- List：双向链表，支持头部/尾部插入删除。
- Set：无序集合，支持交并差运算。
- ZSet（Sorted Set）：有序集合，按分数排序，支持范围查询。
- Hash：键值对集合，适合存储对象。
- 定义：将内存数据保存到磁盘，防止数据丢失。
- 持久化方式：
RDB（快照）：
原理：定时生成数据快照，保存为二进制文件（如dump.rdb）。
优点：恢复速度快，适合大规模数据备份。
缺点：可能丢失最后一次快照后的数据。
AOF（追加文件）：
原理：记录所有写操作命令，重启时重放命令恢复数据。
优点：数据完整性高，支持三种同步策略（always/everysec/no）。
缺点：文件体积大，恢复速度慢。
- 单机模式：单节点部署，简单但无高可用性。
- 主从复制（Master-Slave）：
特点：主节点负责写，从节点同步数据并支持读，实现读写分离。
缺点：主节点故障时需手动切换。
- 哨兵模式（Sentinel）：
特点：监控主从节点，自动故障转移，提升高可用性。
- 集群模式（Cluster）：
特点：数据分片存储，支持水平扩展，自动处理节点故障。
- 实现方式：使用SETNX（SET if Not eXists）命令获取锁，结合过期时间防止死锁。
- 示例：SET lock_key unique_value NX PX 30000 # 获取锁，30秒后过期DEL lock_key # 释放锁（需校验value防止误删）
- 注意事项：需处理锁超时、锁续期等问题。
- 实现方式：
List：使用LPUSH生产消息，BRPOP消费消息（阻塞式）。
Pub/Sub：发布订阅模式，但消息无持久化，消费者离线会丢失消息。
- 缺点：
List方式：消费者故障可能导致消息积压。
Pub/Sub方式：不支持消息回溯。
- 定义：查询不存在的数据，导致请求直接穿透到数据库。
- 避免方法：
布隆过滤器：预判键是否存在，过滤无效请求。
缓存空值：将查询结果为空的键缓存为null，设置短过期时间。
- 定义：大量缓存键同时过期，导致数据库压力激增。
- 避免方法：
过期时间分散：为键设置随机过期时间（如基础时间+随机值）。
多级缓存：使用本地缓存（如Caffeine）作为缓冲。
限流降级：对数据库请求进行限流。
- String：SET、GET、INCR、DECR。
- List：LPUSH、RPOP、LRANGE。
- Set：SADD、SMEMBERS、SINTER。
- ZSet：ZADD、ZRANGEBYSCORE、ZREVRANK。
- Hash：HSET、HGET、HGETALL。
- 通用：EXPIRE、TTL、DEL、KEYS（生产环境慎用）。
- 原因：
纯内存操作：避免磁盘I/O瓶颈。
非阻塞I/O：基于多路复用（epoll/kqueue）实现高并发连接。
单线程避免锁竞争：无上下文切换开销。
- 策略类型：
volatile-lru：淘汰最近最少使用的过期键。
allkeys-lru：淘汰所有键中最近最少使用的。
volatile-ttl：淘汰即将过期的键。
noeviction：不淘汰，写操作返回错误（默认策略）。
- 解决方案：
乐观锁：使用WATCH监控键，事务中校验版本。
分布式锁：通过SETNX实现互斥访问。
Lua脚本：原子化执行多个操作，避免竞态条件。
- Redis如何实现分布式限流？
- Redis集群数据分片原理？
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