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为什么分布式一定要有Redis?

慕村9548890
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考虑到绝大部分写业务的程序员,在实际开发中使用 Redis 的时候,只会 Set Value 和 Get Value 两个操作,对 Redis 整体缺乏一个认知。

所以我斗胆以 Redis 为题材,对 Redis 常见问题做一个总结,希望能够弥补大家的知识盲点。

本文围绕以下几点进行阐述:

为什么使用Redis

使用Redis 有什么缺点

单线程的Redis 为什么这么快

Redis 的数据类型,以及每种数据类型的使用场景

Redis 的过期策略以及内存淘汰机制

Redis 和数据库双写一致性问题

如何应对缓存穿透和缓存雪崩问题

如何解决Redis 的并发竞争 Key 问题

为什么使用 Redis

我觉得在项目中使用 Redis,主要是从两个角度去考虑:性能和并发。

当然,Redis 还具备可以做分布式锁等其他功能,但是如果只是为了分布式锁这些其他功能,完全还有其他中间件,如 ZooKpeer 等代替,并不是非要使用Redis。因此,这个问题主要从性能和并发两个角度去答。

性能

如下图所示,我们在碰到需要执行耗时特别久,且结果不频繁变动的 SQL,就特别适合将运行结果放入缓存。这样,后面的请求就去缓存中读取,使得请求能够迅速响应。

webp

题外话:忽然想聊一下这个迅速响应的标准。根据交互效果的不同,这个响应时间没有固定标准。

不过曾经有人这么告诉我:"在理想状态下,我们的页面跳转需要在瞬间解决,对于页内操作则需要在刹那间解决。

另外,超过一弹指的耗时操作要有进度提示,并且可以随时中止或取消,这样才能给用户最好的体验。"

那么瞬间、刹那、一弹指具体是多少时间呢?

根据《摩诃僧祗律》记载:

一刹那者为一念,二十念为一瞬,二十瞬为一弹指,二十弹指为一罗预,二十罗预为一须臾,一日一夜有三十须臾。

那么,经过周密的计算,一瞬间为 0.36 秒、一刹那有 0.018 秒、一弹指长达 7.2 秒。

并发

如下图所示,在大并发的情况下,所有的请求直接访问数据库,数据库会出现连接异常。

这个时候,就需要使用Redis 做一个缓冲操作,让请求先访问到Redis,而不是直接访问数据库。

webp

使用 Redis 有什么缺点

大家用 Redis 这么久,这个问题是必须要了解的,基本上使用 Redis 都会碰到一些问题,常见的也就几个。

回答主要是四个问题:

缓存和数据库双写一致性问题

缓存雪崩问题

缓存击穿问题

缓存的并发竞争问题

这四个问题,我个人觉得在项目中是常遇见的,具体解决方案,后文给出。

单线程的 Redis 为什么这么快

这个问题是对Redis内部机制的一个考察。根据我的面试经验,很多人都不知道Redis是单线程工作模型。所以,这个问题还是应该要复习一下的。

回答主要是以下三点:

纯内存操作

单线程操作,避免了频繁的上下文切换

采用了非阻塞 I/O 多路复用机制

题外话:我们现在要仔细的说一说 I/O 多路复用机制,因为这个说法实在是太通俗了,通俗到一般人都不懂是什么意思。

打一个比方:小曲在 S 城开了一家快递店,负责同城快送服务。小曲因为资金限制,雇佣了一批快递员,然后小曲发现资金不够了,只够买一辆车送快递。

经营方式一

客户每送来一份快递,小曲就让一个快递员盯着,然后快递员开车去送快递。

慢慢的小曲就发现了这种经营方式存在下述问题:

几十个快递员基本上时间都花在了抢车上了,大部分快递员都处在闲置状态,谁抢到了车,谁就能去送快递。

随着快递的增多,快递员也越来越多,小曲发现快递店里越来越挤,没办法雇佣新的快递员了。

快递员之间的协调很花时间。

综合上述缺点,小曲痛定思痛,提出了下面的经营方式。

经营方式二

小曲只雇佣一个快递员。然后呢,客户送来的快递,小曲按送达地点标注好,然后依次放在一个地方。

最后,那个快递员依次的去取快递,一次拿一个,然后开着车去送快递,送好了就回来拿下一个快递。

上述两种经营方式对比,是不是明显觉得第二种,效率更高,更好呢?

在上述比喻中:

每个快递员每个线程

每个快递每个 Socket(I/O 流)

快递的送达地点Socket 的不同状态

客户送快递请求来自客户端的请求

小曲的经营方式服务端运行的代码

一辆车CPU 的核数

于是我们有如下结论:

经营方式一就是传统的并发模型,每个 I/O 流(快递)都有一个新的线程(快递员)管理。

经营方式二就是 I/O 多路复用。只有单个线程(一个快递员),通过跟踪每个 I/O 流的状态(每个快递的送达地点),来管理多个 I/O 流。

下面类比到真实的Redis 线程模型,如图所示:

webp



作者:Java填坑之路
链接:https://www.jianshu.com/p/0ec3535c62e2


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