Redis使用場景
目錄
快取
- 快取穿透
- 快取擊穿
- 快取雪崩
- 雙寫一致性
- 持久化
- 資料過期策略
- 資料淘汰策略
分散式鎖
- 實現原理（setnx、redission）
其他
- 哨兵模式、叢集腦裂
- 分片叢集、資料讀取規則
- redis是單執行緒的卻很快
快取
一、快取穿透
定義：查詢一個不存在的資料，Mysql查詢不到資料也不會直接寫入快取，導致每次請求都要查資料庫
兩個解決方案：
-
快取空資料
優點：簡單
缺點：消耗記憶體，可能發生不一致問題 -
使用布隆過濾器（作用：攔截不存在的資料）
優點：記憶體佔用較少
缺點：實現複雜，存在誤判
舉例說明：根據文章id查詢文章，請求路徑如下：
一個get請求： api/enws/getById/1
正常快取流程：根據id到redis中爬取資料，若找到資料則返回結果；若redis中未找到，再到資料庫中查詢，將結果返回，返回前需將資料庫中查到的資料儲存於redis中
快取穿透是查詢一個不存在的資料，Mysql查詢不到資料也不會直接寫入快取，導致每次請求都要查資料庫。導致這種情況一般是由於系統被惡意攻擊，請求路徑被獲取後製造假id（0、複數、很大的值），瘋狂衝擊資料庫，資料庫併發並不高，請求達到一定量就會造成當機
關於布隆過濾器
二、快取擊穿
定義：給某個key設定過期時間，當key過期時，剛好這個時間點key有大量的併發請求，這些併發請求可能瞬間把DB壓垮。
雖然我們再查詢時把資料同步到redis，但可能在快取重建時，存入的是多個表彙總的結果，可能需要分組統計花費較長的時間，比如花費了50毫秒，這時若有大量請求資料庫是承受不住的。
兩個解決方案：
- 互斥鎖
- 邏輯過期
互斥鎖：強一致性、效能差
比如：跟錢相關的業務需要保證強一致性
互斥鎖文字描述：執行緒1請求查詢，在redis中未查詢到快取資料，於是獲取互斥鎖，查詢資料庫重建快取資料，寫入快取，釋放鎖；執行緒1進行的同時執行緒2也請求查詢未命中，於是獲取互斥鎖但失敗了，只能休眠會再一直重試到快取命中。
互斥鎖的作用：確保任意時刻只有一個執行緒可以訪問共享資源，從而避免資料競爭和不一致問題。
邏輯過期：高可用、效能優
比如：網際網路行業，更加註重使用者體驗
邏輯過期文字描述：執行緒1查詢快取，發現邏輯時間已過期，獲取互斥鎖後，開啟新執行緒2查詢資料庫重建快取資料、寫入快取並重置邏輯過期時間、釋放鎖，同時執行緒1中繼續並返回過期資料。執行緒1進行的同時執行緒3也查詢發現邏輯時間過期，獲取互斥鎖失敗後返回過期資料。當執行緒4命中快取並沒有過期，就可以獲得最新查詢資料了。
三、快取雪崩
定義：指同一時段大量快取key同時失效或Redis服務當機，導致大量請求達到資料庫造成巨大壓力。
解決方案
- 給不同key的TTL新增隨機值（給不同key設定不同的過期時間）
- 利用redis叢集服務的可用性，比如哨兵模式、叢集模式（解決redis當機問題）
- 給快取業務新增降級限流策略，例如ngxin、spring cloud gateway
- 給業務新增多級快取，例如Guava、Caffeine
降級可作為系統的保底策略，適用於穿透、擊穿、雪崩
四、雙寫一致性
定義：當修改了資料庫資料也要更新快取的資料，保持快取和資料庫的資料一致
- 讀操作：快取命中，直接返回；快取未命中查詢資料庫，寫入快取，設定超時時間
- 寫操作：延遲雙刪
先刪除快取，還是先修改資料庫？
先刪除快取，再修改資料庫
- 正常情況：
- 出現髒資料情況：
修改資料庫資料前被其他執行緒寫入快取，導致快取與資料庫資料不一致
先修改運算元據庫，再刪除快取
-
正常情況：
-
出現髒資料情況：
執行緒1得到的返回的結果寫入快取，與執行緒2更新的資料庫資料對不上
所以不管先刪除快取，還是先修改資料庫都會出現髒資料，應該採取延遲雙刪的方法，即刪除兩次快取，可以降低髒資料的出現。延遲刪除是因為資料庫是主存模式，延遲刪除讓主節點把資料同步到從節點，但延遲刪除也只是控制了一部分髒資料的風險，由於延遲時間不好確認，也有髒資料的風險，做不到絕對的強一至。
如何保持強一致性？
- 可以採用分散式鎖（互斥鎖）
強一致，效能低
一般存入快取的資料都是讀多寫少，用讀寫鎖來進行控制
- 共享鎖：加鎖後其他執行緒可以共享讀操作
- 排他鎖：加鎖後阻塞其他執行緒讀寫操作
具體程式碼操作：
- 讀操作
- 寫操作
- 非同步通知保證資料的最終一致性
利用非同步通知解決資料同步問題
- MQ
- canal
它是基於mysql的主從同步實現
當有資料修改寫入資料庫後，資料庫一旦變化就會記錄到BINLOG日誌檔案中，cannal透過binlog資料檔案獲取變化，我們就可以在快取服務獲取變化的資料，然後更新到快取
五、持久化
兩種方式：RDB、AOF
- RDB(redis資料備份檔案，也叫資料快照)
將記憶體中的資料存到磁碟中，當redis例項故障重啟後，從磁碟讀取快照檔案，恢復資料
人工主動備份：
redis內部有觸發RBG的機制，可以在redis.conf檔案中找到
- AOF（追加檔案，redis處理的每一個命令都記錄在AOF檔案，可看作是命令日誌檔案）
六、資料過期策略
Redis過期刪除策略：惰性刪除 + 定期刪除兩種策略配合使用
- 惰性刪除
定義：訪問key時再判斷是否過期，過期則刪除，反之返回key
優點：對CPU友好
缺點：對記憶體不友好
- 定期刪除
定義：每隔一段時間，會從一定數量的資料庫中取出一定數量的隨機key進行檢查，並刪除其中的過期key（隨之時間推一會遍歷所有key，把所有過期key刪除）
- 定期刪除分兩種模式：SLOW、FAST
SLOW模式是定時任務，執行頻率預設為10hz，每次不超過25ms，以透過修改配置檔案redis.conf的hz選項來調整次數
FAST模式執行頻率不固定，但兩次間隔不低於2ms，每次耗時不好過1ms
優點：可透過限制刪除操作執行時長和頻率減少刪除操作對CPU的影響，另外定期刪除能有效釋放過期鍵佔用的記憶體
缺點：難以確定刪除操作執行的時長和頻率
七、資料淘汰策略
定義：當redis記憶體不足想新增新key，會按照某種規則將記憶體資料刪除，這種資料刪除規則被成為記憶體的淘汰策略
- redis支援8中不同策略來選擇刪除key
- noeviction：不淘汰任何key，但記憶體滿不語序寫入新資料，預設策略
使用建議
