缓存机制和Redis基础知识 学习笔记

什么是缓存，为什么要使用缓存

1. 缓存关系数据库（常见的有Mysql）并发访问的压力：热点数据
2. 减少响应时间：内存IO速度比磁盘快
3. 提升吞吐量：Redis等内存数据库单机就可以支撑很大的并发

Redis和Memcached区别

Redis常用的数据类型

1. String（字符串）：用来实现简单的KV键值对存储、比如计数器
2. List（链表）：实现双向链表，比如用户的关注，粉丝列表
3. Hash（哈希表）：用来存储彼此相关的信息的键值对
4. Set（集合）：存储不重复元素、比如用户的关注者
5. Sorted Set（有序集合）：实施信息排行榜

Redis内置实现

注：可观看书籍《Redis设计与实现》

1. String：整数或者sds
2. List：ziplist或者double linked list（ziplist：通过一个连续的内存块实现list结构，其中的每个entry节点头部都保存前后节点长度信息，实现双向链表功能）
3. Hash：ziplist或者hashtable
4. Set：intest或者hashtable
5. SortedSet：skiplist链表

Redis两种持久化方式

1. 快照方式：把数据快照放在磁盘二进制文件中，dump.rdb。缺点：会缺失时间段内的数据
2. AOF:每写一个命令追加到appendonly.aof文件中。优点：不会缺失。缺点：数据文件大，恢复速度慢
3. 通过修改redis配置文件

Redis事务

1. 将多个请求打包，一次性，按序执行多个命令的机制
2. Redis通过MULTI、EXEC、WATCH等命令实习事务功能

Redis如何实现分布式锁

1. 使用setnx实现加锁，可以同时通过expire添加超时时间
2. 锁的value值可以使用一个随机的uuid或者特定的命名
3. 释放锁的时候，通过uuid判断是否是该锁，是则执行delete释放锁

缓存的使用模式

1. Cache Aside：同时更新缓存和数据库
2. Read/Write Through:先更新缓存，缓存负责同步更新数据库
3. Write Behind Caching：先更新缓存，缓存定期异步更新数据库

如何解决缓存穿透的问题

原因：大量查询不到的数据请求落到后端数据库，数据库压力增大

1. 由于大量缓存查不到就去数据库取，数据库也没有要查的数据
2. 解决：对于没有查到返回None的数据也缓存
3. 插入数据的时候删除相对于的缓存数据，或设置比较短的过期时间

如何解决缓存击穿的问题

原因：某些非常热点的数据key过期，大量请求打到后端数据库

1. 分布式锁：获取锁的线程从数据库拉取数据更新缓存，其他的线程等待
2. 异步后台更新：后台任务针对过期的key自动刷新

如何解决缓存雪崩的问题

缓存不可用或者大量的缓存key同时失效，大量的请求直接打到数据库

1. 多级缓存：不同级别的key设置不同的超时时间
2. 随机超时：key的超时时间随机设置，防止同时超时
3. 架构层：提示系统的可用性。监控，报警完善