Redis 思维导图模板_ProcessOn思维导图、流程图

过期策略

定时删除

定期删除

redis 默认是每隔 100ms 就随机抽取一些设置了过期时间的 key，检查其是否过期，如果过期就删除。

惰性删除

获取 key 的时候，如果此时 key 已经过期，就删除，不会返回任何东西

内存淘汰机制

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

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

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。

线程模型

Redis 在单线程下还可以支持高并发的一个重要原因就是 Redis 的线程模型：基于非阻塞的IO多路复用机制。(epoll/select/poll)

文件事件处理器

多个 socket

IO 多路复用程序

select/poll

采用轮询方式扫描文件描述符(select数组,poll链表)，13;文件描述符越多，性能越差

需要复制大量的句柄数据结构，产生巨大的开销

需要遍历整个数组/链表,才能找到发生事件的句柄

水平触发，报告了发生事件的句柄若未被处理，下次还将上报

epoll

EPOLLLT和EPOLLET两种触发模式

没有最大并发连接的限制，能打开的FD的上限远大于1024

效率提升，不是轮询的方式，不会随着FD数目的增加效率下降。只有活跃可用的FD才会调用callback函数

文件事件分派器

事件处理器

连接应答处理器

命令请求处理器

命令回复处理器

基础概念

Redis本质上是一个 Key-Value 类型的内存数据库,支持String、List、Set、Sorted Set、hashes。

Redis 的通信协议是 Redis 序列化协议，简称 RESP。它具有如下特征：1.在 TCP 层；2.二进制安全；3.基于请求 - 响应模式。

Redis 会将事务中的多个命令一次性、按顺序一次执行，在执行期间可以保证不会中断事务去执行其他命令。Redis 的事务满足一致性和隔离性，但不支持原子性和持久性，事务不会回滚。

数据类型

String

SDS动态字符串，二进制安全，最大512M

1.开发者不用担心字符串变更造成的内存溢出问题。

2.常数时间复杂度获取字符串长度len字段。

3.空间预分配free字段，会默认留够一定的空间防止多次重分配内存。

List

双向链表上扩展了头、尾节点、元素数等属性

1.可以直接获得头、尾节点。

2.常数时间复杂度得到链表长度。

3.双向链表

hash

在数组+链表的基础上，进行了一些rehash优化等

1.Redis的Hash采用链地址法来处理冲突

2.哈希表节点采用单链表结构。

3.rehash优化,渐进式rehash

set

通过 hashtable 实现

无序的自动去重

zset

内部使用 HashMap 和跳跃表（skipList）

HashMap 里放的是成员到 Score 的映射。而跳跃表里存放的是所有的成员

高并发/可用

持久化

优点：1.相比于 RDB，AOF 更加安全，默认同步策略为每秒同步一次，最差就失去一秒的数据。13;2.根据关注点不同，AOF 提供了不同的同步策略。13;3.AOF 文件是以 append-only 方式写入，相比如RDB 全量写入的方式，它没有任何磁盘寻址的开销，写入性能非常高。

RDB，即 Redis DataBase：13;把 Redis 服务器中内存的数13;据保存到一个 dump 文件中，13;数据的集合。

优点：1.由于 RDB 文件是一个非常紧凑的二进制文件，所以加载的速度回快于 AOF 方式；2.fork 子进程(bgsave)方式，不会阻塞13;RDB 文件代表着 Redis 服务器的某一个时刻的全量数据，所以它非常适合做冷备份和全量复制的场景

缺点：没办法做到实时持久化，会存在丢数据的风险。定时执行持久化过程，如果在这个过程中服务器崩溃了，则会导致这段时间的数据全部丢失。

缺点

耗时耗性能，O(n)耗时，fork()消耗内存，磁盘I/O

无法实时持久化，会存在丢数据的风险

触发方式

save(同步)

bgsave(异步)

自动

在seconds时间内发生 changes 次改变则触发生成RDB。无法控制生成频率。

触发机制

全量复制

debug reload

进行一个debug级别的重启不需要清空内存并且在该过程仍会触发RDB文件的生成

shutdown

进行关闭的时候会进行 RDB文件的生成

AOF，即 Append-only file：13;把所有对 Redis 服务器进行修改13;的命令保存到 aof 文件中，命令13;的集合。（命令写入/文件同步13;/文件重写）

缺点：1.由于 AOF 日志文件是命令级别的，所以相比于 RDB 紧致的二进制文件而言它的加载速度会慢些。13;2.AOF 开启后，支持的写 QPS 会比 RDB 支持的写 QPS 低。

三种策略

always

每条命令都执行 fsync 学到硬盘中防止内容丢失

everysec

每秒刷新到硬盘中可能会丢失一秒的数据

no

由操作系统来决定

重写

过期、重复、没有用或可优化的命令进行化简从而减少AOF文件

多机实现

主从复制（保障高并发）

默认情况下，Redis所有节点都是13;主节点，节点之间互不干涉，而主13;从复制的节点则是划分了主节点13;（master）和从节点（slave）

1.主节点下有一个或者多个从节点13;2.每一个从节点只能有一个主节点13;3.数据的复制是单向的，只能由主节点13;复制到从节点，所以我们不能在从节点13;上面执行写的操作

哨兵（Sentinel）

1.哨兵集群至少要 3 个节点，来确保自己的健壮性。13;2.redis主从 + sentinel的架构，是不会保证数据的零丢失的，它是为了保证redis集群的高可用。

功能

1.集群监控，即时刻监控着redis的master和slave进程是否是在正常工作。

2.消息通知，就是说当它发现有redis实例有故障的话，就会发送消息给管理员。

3.故障自动转移

1.多个sentinel发现master有问题

2.选举一个sentinel作为领导

3.选举一个slave作为master

4.通知其它slave作为新的master的slave

5.通知客户端主从变化

6.等待老的master复活成为新的master的slave

4.充当配置中心，如果发生了故障转移，它会通知将master的新地址写在配置中心告诉客户端。

集群

当数据量过大一个主机放不下的时候，就需要对数据进行分区，将key按照一定的规则进行计算，并将key对应的value分配到指定的Redis实例上，这样的模式简称Redis集群。

主从节点的分布式器群，具有复制分片和高可用特性

针对海量数据+高并发+高可用的场景

数据分布算法

hash算法（大量缓存重建）

一致性hash算法（自动缓存迁移）+虚拟节点（自动负载均衡）

redis cluster的hash slot算法

步骤

将各个独立的节点连接起来，构成一个包含多个节点的集群。

集群的整个数据库被分为16384个槽（slot），将槽分配给不同节点。

接收命令的节点会计算出命令要处理的数据库键属于哪个槽，并检查这个槽是否指派给了自己。若为否返回MOVED错误，指引客户端转向（redirect）至正确的节点。

常见问题

缓存雪崩

缓存雪崩是指缓存中数据大批量到过期时间，而查询数据量巨大，引起数据库压力过大甚至down机。（Redis崩溃导致的缓存失效也包括在内）

解决方法

事前

1.缓存数据的过期时间设置随机，防止同一时间大量数据过期现象发生。

2.如果缓存数据库是分布式部署，将热点数据均匀分布在不同Redis库中。

3.设置热点数据永远不过期。

4.redis高可用，主从+哨兵，redis cluster，避免全盘崩溃

事中

本地ehcache缓存 + hystrix限流&降级，避免MySQL被打死

事后

redis持久化，快速恢复缓存数据

缓存击穿

缓存击穿是指缓存中没有但数据库中有的数据（热点key），这时由于并发用户特别多，同时读缓存没读到数据，又同时去数据库去取数据，引起数据库压力瞬间增大，造成过大压力。

解决方法：1.设置热点数据永远不过期。2.加互斥锁。

缓存穿透

缓存穿透是指缓存和数据库中都没有的数据，而用户不断发起请求。

解决方法

1.接口层增加校验，如用户鉴权校验，id做基础校验，id<=0的直接拦截；

2.空值设置缓存，key-null；

3.布隆过滤器。