Redis缓存和持久化

Redis缓存

什么是缓存

缓存更新策略编辑

业务场景

缓存穿透

常见的解决方案

缓存雪崩

解决方案

缓存击穿

解决方案

Redis持久化

RDB持久化

执行时机

RDB方式bgsave的基本流程

AOF持久化

RDB和AOF的对比编辑

Redis主从

数据同步原理

总结

Redis缓存

什么是缓存

缓存就是数据交换的缓冲区(称作Cache),是存贮数据的临时地方,一般读写性能较高

缓存的作用

降低后端负载
提高读写效率,降低响应时间

缓存的成本

数据一致性成本
代码维护成本
运维成本

缓存更新策略

业务场景

低一致性需求：使用内存淘汰机制。例如店铺类型的查询缓存
高一致性需求：主动更新，并以超时剔除作为兜底方案。例如店铺详情查询缓存

缓存穿透

缓存穿透是指客户端请求的数据在缓存中和数据库中都不存在,这样缓存永远不会生效,这些请求都会到数据库.

常见的解决方案

缓存空对象

优点：实现简单,维护方便

缺点：额外的内存消耗可能造成短期的不一致

布隆过滤

底层是一个byte数组,存储的二进制位

优点：内存占用较少,没有多余key

缺点：实现复杂存在误判的可能(不存在真不存在,存在不一定存在)

缓存雪崩

缓存雪崩是指在同一时段大量的缓存key同时失效或者Redis服务宕机,导致大量请求到达数据库,带来巨大压力.

解决方案

给不同的Key的TTL添加随机值
利用Redis集群提高服务的可用性
给缓存业务添加降级限流策略
给业务添加多级缓存

缓存击穿

缓存击穿问题也叫热点Key问题,就是一个被高并发访问并且缓存重建业务较复杂的Key突然失效了,无数的请求访问会再瞬间给数据库带来巨大的的冲击

解决方案

互斥锁
- 优点：
  
  没有额外的内存消耗
  
  保证一致性
  
  实现简单
- 缺点：
  
  线程需要等待,性能受影响
  
  可能有死锁风险

逻辑过期
- 优点：线程无需等待,性能较好
- 缺点：
  
  不保证一致性
  
  有额外的内存消耗
  
  实现复杂

Redis持久化

Redis有两种持久化方案：

RDB持久化
AOF持久化

RDB持久化

RDB全称Redis Database Backup file(Redis数据备份文件),也被叫做Redis数据快照.简单来说就是把内存中的所有数据都记录到磁盘中.当Redis实例故障重启后,从磁盘读取快照文件,恢复数据.

执行时机

RDB持久化在四种情况下执行：

执行save命令
执行bgsave命令
Redis停机时
触发RDB条件时

RDB方式bgsave的基本流程

fork主进程得到一个子进程,共享内存空间
子进程读取内存数据并写入新的RDB文件
用新RDB文件替换旧的RDB文件

RDB默认是服务停止时会执行

缺点：

RDB执行间隔时间长,两次RDB之间写入数据有丢失的风险
fork子进程,压缩,写出RDB文件都比较耗时

AOF持久化

AOF全称为Append Only File(追加文件).Redis处理的每一个写命令都会记录在AOF文件,可以看做是命令日志文件.

AOF因为是记录命令,AOF文件会比RDB文件大的多.而且AOF会记录同一个key的多次写操作,但是只有最后一次写操作才是有意义的.

这里我们可以通过执行bgrewriteaof命令,可以让AOF文件执行重写功能,用最少的命令达到相同的效果

RDB和AOF的对比

Redis主从

单节点Redis的并发能力是有上限的,要进一步提高Redis的并发能力,就要搭建主从集群,实现读写分离

数据同步原理

主从第一次同步是全量同步：

master如何判断slave是不是以第一次来同步数据？这里会用到两个很重要的概念：

Replication Id：简称replid,是数据集的标记,id一致则说明是同一数据集.每一个master都有唯一的replid,slave会继承master节点的replid
offset：偏移量,随着记录在repl_baklog中的数据多而逐渐增大.slave完成同步时也会记录当前同步的offset,如果slave的offset < master的offset,说明slave数据需要更新了

slave也会有自己的replid和offset.