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Redis 知识点(一)

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什么是Redis
Redis(Remote Dictionary Server) 是一个使用 C 语言编写的,开源的(BSD许可)高性能非关系型(NoSQL)的键值对数据库。
Redis 可以存储键和五种不同类型的值之间的映射。键的类型只能为字符串,值支持五种数据类型:字符串、列表、集合、散列表、有序集合。
与传统数据库不同的是 Redis 的数据是存在内存中的,所以读写速度非常快,因此 redis 被广泛应用于缓存方向,每秒可以处理超过 10万次读写操作,是已知性能最快的Key-Value DB。另外,Redis 也经常用来做分布式锁。除此之外,Redis 支持事务 、持久化、LUA脚本、LRU驱动事件、多种集群方案。
Redis有哪些优缺点
优点
读写性能优异, Redis能读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s。
支持数据持久化,支持AOF和RDB两种持久化方式。
支持事务,Redis的所有操作都是原子性的,同时Redis还支持对几个操作合并后的原子性执行。
数据结构丰富,除了支持string类型的value外还支持hash、set、zset、list等数据结构。
支持主从复制,主机会自动将数据同步到从机,可以进行读写分离。
缺点
数据库容量受到物理内存的限制,不能用作海量数据的高性能读写,因此Redis适合的场景主要局限在较小数据量的高性能操作和运算上。
Redis 不具备自动容错和恢复功能,主机从机的宕机都会导致前端部分读写请求失败,需要等待机器*艋蛘呤侄谢磺岸说腎P才能恢复。
主机宕机,宕机前有部分数据未能及时同步到从机,切换IP后还会引入数据不一致的问题,降低了系统的可用性。
Redis 较难支持在线扩容,在集群容量达到上限时在线扩容会变得很复杂。为避免这一问题,运维人员在系统上线时必须确保有足够的空间,这对资源造成了很大的浪费。
为什么要用 Redis /为什么要用缓存
主要从“高性能”和“高并发”这两点来看待这个问题。
高性能:
假如用户第一次访问数据库中的某些数据。这个过程会比较慢,因为是从硬盘上读取的。将该用户访问的数据存在缓存中,这样下一次再访问这些数据的时候就可以直接从缓存中获取了。操作缓存就是直接操作内存,所以速度相当快。如果数据库中的对应数据改变的之后,同步改变缓存中相应的数据即可!
高并发:
直接操作缓存能够承受的请求是远远大于直接访问数据库的,所以我们可以考虑把数据库中的部分数据转移到缓存中去,这样用户的一部分请求会直接到缓存这里而不用经过数据库。
为什么要用 Redis 而不用 map/guava 做缓存?
缓存分为本地缓存和分布式缓存。以 Java 为例,使用自带的 map 或者 guava 实现的是本地缓存,最主要的特点是轻量以及快速,生命周期随着 jvm 的销毁而结束,并且在多实例的情况下,每个实例都需要各自保存一份缓存,缓存不具有一致性。
使用 redis 或 memcached 之类的称为分布式缓存,在多实例的情况下,各实例共用一份缓存数据,缓存具有一致性。缺点是需要保持 redis 或 memcached服务的高可用,整个程序架构上较为复杂。
Redis为什么这么快
1、完全基于内存,绝大部分请求是纯粹的内存操作,非常快速。数据存在内存中,类似于 HashMap,HashMap 的优势就是查找和操作的时间复杂度都是0;
2、数据结构简单,对数据操作也简单,Redis 中的数据结构是专门进行设计的;
3、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;
4、使用多路 I/O 复用模型,非阻塞 IO;
Redis有哪些数据类型
Redis主要有5种数据类型,包括String,List,Set,Zset,Hash,满足大部分的使用要求。
String:做简单的键值对缓存
List:(列表)存储一些列表型的数据结构,类似粉丝列表,评论列表之类的数据
Set:(无序集合)交集、并集、差集的操作,比如交集,可以把两个人的粉丝列表整一个交集
ZSet:(有序集合)去重但可以排序,如获取排名前几名的用户
Hash:(包含键值对的无序散列表)结构化的数据,比如一个对象
什么是Redis持久化?
持久化就是把内存的数据写到磁盘中去,防止服务宕机了内存数据丢失。
Redis 的持久化机制是什么?各自的优缺点?
Redis 提供两种持久化机制 RDB(默认) 和 AOF 机制:
RDB:是Redis DataBase缩写快照
RDB是Redis默认的持久化方式。按照一定的时间将内存的数据以快照的形式保存到硬盘中,对应产生的数据文件为dump.rdb。通过配置文件中的save参数来定义快照的周期。
优点:
1、只有一个文件 dump.rdb,方便持久化。
2.相对于数据集大时,比 AOF 的启动效率更高。
缺点:
1、数据安全性低。RDB 是间隔一段时间进行持久化,如果持久化之间 redis 发生故障,会发生数据丢失。所以这种方式更适合数据要求不严谨的时候)
AOF:持久化
AOF(Append-only file)持久化方式:是指所有的命令行记录以 redis 命令请求协议的格式完全持久化存储)保存为 aof 文件。
AOF持久化(即Append Only File持久化),则是将Redis执行的每次写命令记录到单独的日志文件中,当*鬜edis会重新将持久化的日志中文件恢复数据。
当两种方式同时开启时,数据恢复Redis会优先选择AOF恢复。
优点:
1、数据安全,aof 持久化可以配置 appendfsync 属性,有always,每进行一次命令操作就记录到 aof 文件中一次。
2、通过 append 模式写文件,即使中途服务器宕机,可以通过 redis-check-aof 工具解决数据一致性问题。
缺点:
1、AOF 文件比 RDB 文件大,且恢复速度慢。
2、数据集大的时候,比 rdb 启动效率低。
RDB和AOF相比较:
AOF文件比RDB更新频率高,优先使用AOF还原数据。
AOF比RDB更安全也更大
RDB性能比AOF好
如果两个都配了优先加载AOF
Redis持久化数据和缓存怎么做扩容?
如果Redis被当做缓存使用,使用一致性哈希实现动态扩容缩容。
如果Redis被当做一个持久化存储使用,必须使用固定的keys-to-nodes映射关系,节点的数量一旦确定不能变化。否则的话(即Redis节点需要动态变化的情况),必须使用可以在运行时进行数据再*衡的一套系统,而当前只有Redis集群可以做到这样。
Redis的过期键的删除策略
我们都知道,Redis是key-value数据库,我们可以设置Redis中缓存的key的过期时间。Redis的过期策略就是指当Redis中缓存的key过期了,Redis如何处理。
过期策略通常有以下三种:
定时过期:每个设置过期时间的key都需要创建一个定时器,到过期时间就会立即清除。该策略可以立即清除过期的数据,对内存很友好;但是会占用大量的CPU资源去处理过期的数据,从而影响缓存的响应时间和吞吐量。
惰性过期:只有当访问一个key时,才会判断该key是否已过期,过期则清除。该策略可以最大化地节省CPU资源,却对内存非常不友好。极端情况可能出现大量的过期key没有再次被访问,从而不会被清除,占用大量内存。
定期过期:每隔一定的时间,会扫描一定数量的数据库的expires字典中一定数量的key,并清除其中已过期的key。该策略是前两者的一个折中方案。通过调整定时扫描的时间间隔和每次扫描的限定耗时,可以在不同情况下使得CPU和内存资源达到最优的*衡效果。
(expires字典会保存所有设置了过期时间的key的过期时间数据)
Redis中同时使用了惰性过期和定期过期两种过期策略。
Redis key的过期时间和永久有效分别怎么设置?
expire和persist命令。
MySQL里有2000w数据,redis中只存20w的数据,如何保证redis中的数据都是热点数据
redis内存数据集大小上升到一定大小的时候,就会施行数据淘汰策略。
Redis的内存淘汰策略有哪些
Redis的内存淘汰策略是指在Redis的用于缓存的内存不足时,怎么处理需要新写入且需要申请额外空间的数据。
noeviction:当内存不足以容纳新写入数据时,新写入操作会报错。
allkeys-lru:当内存不足以容纳新写入数据时,在键空间中,移除最*最少使用的key。(这个是最常用的)
allkeys-random:当内存不足以容纳新写入数据时,在键空间中,随机移除某个key。
Redis的内存淘汰策略的选取并不会影响过期的key的处理,内存淘汰策略用于处理内存不足时的需要申请额外空间的数据;过期策略用于处理过期的缓存数据。
Redis的内存用完了会发生什么?
如果达到设置的上限,Redis的写命令会返回错误信息(但是读命令还可以正常返回。)或者你可以配置内存淘汰机制,当Redis达到内存上限时会冲刷掉旧的内容。
Redis如何做内存优化?
可以好好利用Hash,list,sorted set,set等集合类型数据,因为通常情况下很多小的Key-Value可以用更紧凑的方式存放到一起。尽可能使用散列表(hashes),散列表(是说散列表里面存储的数少)使用的内存非常小,所以你应该尽可能的将你的数据模型抽象到一个散列表里面。比如你的web系统中有一个用户对象,不要为这个用户的名称,姓氏,邮箱,密码设置单独的key,而是应该把这个用户的所有信息存储到一张散列表里面。
Redis线程模型
Redis基于Reactor模式开发了网络事件处理器,这个处理器被称为文件事件处理器(file event handler)。它的组成结构为4部分:多个套接字、IO多路复用程序、文件事件分派器、事件处理器。因为文件事件分派器队列的消费是单线程的,所以Redis才叫单线程模型。
文件事件处理器使用 I/O 多路复用(multiplexing)程序来同时监听多个套接字, 并根据套接字目前执行的任务来为套接字关联不同的事件处理器。
Redis事务支持隔离性吗
Redis 是单进程程序,并且它保证在执行事务时,不会对事务进行中断,事务可以运行直到执行完所有事务队列中的命令为止。因此,Redis 的事务是总是带有隔离性的。
Redis事务保证原子性吗,支持回滚吗
Redis中,单条命令是原子性执行的,但事务不保证原子性,且没有回滚。事务中任意命令执行失败,其余的命令仍会被执行。
Redis的事务总是具有ACID中的一致性和隔离性,其他特性是不支持的。当服务器运行在_AOF_持久化模式下,并且appendfsync选项的值为always时,事务也具有持久性。



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