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。
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。
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:
作者:Java填坑之路
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