Redis资料
Redis是什么？
Redis(Remote Dictionary Server)是一个开源的、基于内存的键值数据库，支持多种数据结构，可用作数据库、缓存和消息中间件。主要特点包括：
- 基于内存操作，读写性能极高
- 支持持久化，可将内存数据保存到磁盘
- 支持主从复制和高可用集群
- 提供丰富的数据结构和操作命令
Redis为什么这么快？
- 内存操作：数据存储在内存中，访问速度比磁盘快几个数量级
- 单线程模型：避免多线程上下文切换和锁竞争
- IO多路复用：使用epoll/kqueue等机制实现高效网络通信
- 高效数据结构：专门优化的数据结构实现（如SDS、跳跃表等）
- 单线程模型也造成cpu不能充分利用
Redis数据结构
1. 五种基本数据类型及使用场景
| 数据类型 | 特点 | 使用场景 |
|---|---|---|
| String | 二进制安全，最大512MB | 缓存、计数器、分布式锁 |
| List | 双向链表，元素可重复 | 消息队列、最新消息排行 |
| Hash | 键值对集合 | 存储对象、购物车 |
| Set | 无序唯一集合 | 标签、共同好友 |
| ZSet | 有序集合(带分数) | 排行榜、延时队列 |
2. 特殊数据类型
- BitMap：二值统计（签到、在线状态）
- HyperLogLog：基数统计（UV统计）
- GEO：地理位置（附近的人）
- Stream：消息流（替代Kafka）
3. 底层数据结构实现
String：SDS(简单动态字符串)，支持动态扩容和二进制安全
List：3.2版本前使用ziplist或linkedlist，3.2后统一使用quicklist
Hash：ziplist(元素少时)或hashtable
Set：intset(整数集合)或hashtable
ZSet：ziplist或skiplist+dict组合
三、Redis持久化机制
1. RDB与AOF对比
| 维度 | RDB | AOF |
|---|---|---|
| 原理 | 定时快照 | 记录写操作日志 |
| 性能 | 高(二进制压缩) | 较低(文本追加) |
| 恢复速度 | 快 | 慢(需重放命令) |
| 数据完整性 | 可能丢失最后一次快照后的数据 | 更可靠 |
| 文件大小 | 小 | 大 |
四、Redis高可用架构
1. 主从复制
- 作用：数据冗余、读写分离、故障恢复
- 同步过程：
- 全量同步：从节点初次连接时，主节点生成RDB发送给从节点
- 增量同步：主节点将写命令发送给从节点
2. 哨兵模式(Sentinel)
是一种用于构建高可用性 Redis 集群的解决方案。它通过监控 Redis 实例的状态并自动进行故障转移，提供了客户端重定向机制以确保应用程序可以正常访问 Redis
- 功能：监控、自动故障转移、配置中心
3. Redis Cluster
- 数据分片：16384个slot，每个节点负责部分slot
- 优点：支持海量数据存储和高并发写
- 限制：不支持跨slot事务，多key操作需使用hash tag
五、Redis缓存问题与解决方案
1. 缓存穿透
现象：查询不存在的数据，绕过缓存直接访问数据库
解决方案：
布隆过滤器拦截
缓存空对象(设置短过期时间)
对业务参数进行校验，不合法的值直接返回
2. 缓存击穿
现象：热点key过期瞬间，大量请求直接访问数据库
解决方案：
互斥锁(如Redis分布式锁)
热点数据永不过期
3. 缓存雪崩
现象：大量key同时过期，导致请求直接访问数据库
解决方案：
设置随机过期时间，均匀分布key的失效时间
多级缓存
熔断降级机制
六、Redis内存管理
1. 过期键删除策略
- 惰性删除：访问时检查是否过期，过期则删除
- 定期删除：定时随机检查并删除过期键
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