Redis

（一）概念

• Redis是一个使用C语言编写的、基于内存的且可持久化的key-value数据库。

（一） Redis有以下特点：

1、性能高

• Redis 读数据速度能达到 110000 次/s,写数据速度是 81000 次/s ；而MySQL的读数据速度为5k/s,写数据速度为3k/s。

2、数据结构丰富

• Redis支持string、 list，set，zset，hash等数据结构的存储。

3、原子性

• Redis的所有操作是支持原子性的，要么成功，要么失败。

4、持久化存储

• Redis支持数据的持久化，可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启的时候再次加载进行使用。

（二） Redis缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩

1、缓存穿透

• 定义：key对应的数据源并不存在，每次针对此key的请求在缓存中获取不到，请求都会打数据源，这样的请求过多就会压垮数据库。
• 解决方案：采用布隆过滤器，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就会被bitmap拦截掉，从而减小了对底层存储系统的查询压力。

2、缓存击穿

• 定义： key对应的数据源存在，但在redis中过期，若有针对该key的大量请求并发过来，就会从后端DB加载数据并回设到缓存，从而造成数据库压力过大而崩溃。
• 解决方案：
  ①设置key永不过期。最安全可靠，但会一直占有内存且无法获取最新数据。
  ②加互斥锁。在读取数据为NULL的时候，将尝试获取锁，若成功就重新从数据库加载数据并回设缓存，若失败就睡眠一定时间（保证数据回设缓存已经完成）重新从缓存中获取数据。

3、缓存雪崩

• 定义：当缓存服务器重启或大量缓存集中在某一个时间段失效，这样在失效的时候也会给数据库带来很大的压力。缓存雪崩是针对很多个key，而缓存击穿是针对某一个key来说的。
• 解决方案：
  ①将缓存过期时间设置为一个随机值,避免缓存在同一时间过期;
  ②使用双缓存策略,设置原始缓存和备用缓存,原缓存失效时,访问备用缓存，备用缓存的失效时间设置得长一些。直到原始缓存在后台更新完成后，才会返回新缓存。

（三） Redis持久化存储

1、 RDB（Redis Data Base）：

（1）定义

• 按照一定的时间周期执行快照，将内存中的数据保存到硬盘中。RDB是redis默认的持久化方式。

（2） 优点：

①适合冷备份。RDB是按时间周期存储，可以快速恢复之前某个时间段的数据。
②性能最大化。在同步数据的时候fork一个子进程去持久化，主进程继续处理命令。
③RDB数据恢复时的速度比AOF更高。

（3） 缺点：

①数据安全性低。RDB是间隔一段时间做持久化，如果这段时间redis发生故障，会发生数据丢失。
②RDB在生成数据快照时，若文件很大，客户端会暂停几毫米甚至几秒，若此时正在进行秒杀操作，性能会受到影响。

2、 AOF（Append Only File):

（1）定义

• 将redis执行的每次写命令记录到单独的日志文件中，当redis重启时会从持久化的日志文件中恢复数据。
  

（2） 优点：

①**数据安全性高。AOF每进行一次命令操作就会异步将数据记录到AOF中一次，若数据丢失，也只会丢失这一次的数据。
②rewrite模式。**如用flushall命令误操作清空了所有数据，在后台没开始重写AOF文件之前，可以拷贝AOF日志文件，并删除其中的flushall命令。

（3） 缺点：

①同样的数据，AOF文件比RDB文件更大，恢复速度更慢；

3、 RDB与AOF混合持久化

（1）单独使用上述两者的问题

• 若单独使用RDB，可能会丢失很多数据；
• 若单独使用AOF，数据恢复没有RDB快。

（2）解决方法

• Redis4.0之后提供了混合持久化方式，也就是：采用RDB快照以一定频率执行保存数据
• 而在两次快照之间，使用AOF日志记录这期间的所有命令操作。

4、 两种持久化存储方式如何选择

①如果你的业务场景需要很高的性能，或者宕机之后能够尽快的恢复，而对数据完整性的要求不是那么高，那么可以采用RDB持久化的方式。
②如果你的业务场景对数据完整性的要求很高，那么可以采用AOF持久化方式，而至于采用哪种回写策略，则取决于你对数据完整性的要求程度。
③如果你的业务场景既要兼顾性能，又注重数据完整性，那么可以采用混合持久化的方式。
④如果你对数据丢失无所谓，追求性能最大化的情况下，甚至可以禁用持久化。

（四） 过期key的删除策略

1、定时删除

• 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。
• ① 优点：保证内存被尽快释放；
• ②缺点：若过期key很多，会需要占用大量CPU资源去处理过期数据，从而影响读取缓存的响应时间。

2、惰性删除

• 只有当访问这个key的时候，才会判断key是否过期，过期就删除。
• ① 优点：节省CPU资源；
• ② 缺点：若出现大量过期的key没有被访问，会占用大量内存；

3、定期删除

• 每隔一段时间，扫描一定数量设置了过期时间的key，并清除其中过期的key。
• 定期删除的性能介于定时删除和惰性删除之间。
• 在内存占用方面，定期删除不如定时删除好；
• 在CPU占用方面，定期删除不如惰性删除好。

（五） 内存淘汰策略

• redis内存数据集大小上升到一定大小的时候，导致用于缓存的内存不足，就会施行数据淘汰策略。惰性删除+定期删除可能会残留大量的过期key，从而导致内存数据太大。

1、 全局的键空间选择性移除

• 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，移除最近最少使用的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。

2、 设置过期时间的键空间选择性移除

• volatile-lru：当内存不足以容纳新写入数据时，在设置了过期时间的键空间中，移除最近最少使用的key。
• volatile-random：当内存不足以容纳新写入数据时，在设置了过期时间的键空间中，随机移除某个key。
• volatile-ttl：当内存不足以容纳新写入数据时，在设置了过期时间的键空间中，有更早过期时间的key优先移除。

（六）请你说一下mysql引擎以及Redis区别

• MySQL是关系型数据库,主要用于存放持久化数据,将数据存储在硬盘中,读取速度较慢。
• Redis是非关系型数据库,也是缓存数据库,即将数据存储在缓存中,缓存的读取速度快,能够大大的提高运行效率,但是保存时间有限。