分布式之Redis数据库复习精讲数据库

来源:互联网 / 作者:SKY / 2018-06-26 20:08 / 点击:
博主的《分布式之消息队列复习精讲》得到了大家的好评,内心诚惶诚恐,想着再出一篇关于复习精讲的文章。但是还是要说明一下,复习精讲的文章偏面试准备,真正在

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分布式之Redis数据库复习精讲

引言

为什么写这篇文章?

博主的得到了大家的好评,内心诚惶诚恐,想着再出一篇关于复习精讲的文章。但是还是要说明一下,复习精讲的文章偏面试准备,真正在开发过程中,还是脚踏实地,一步一个脚印,不要投机取巧。

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setvalue和getvalue两个操作,对redis整体缺乏一个认知。又恰逢博主某个同事下周要去培训redis,所以博主斗胆以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。

复习要点?

本文围绕以下几点进行阐述

1、为什么使用redis

2、使用redis有什么缺点

3、单线程的redis为什么这么快

4、redis的数据类型,以及每种数据类型的使用场景

5、redis的过期策略以及内存淘汰机制

6、redis和数据库双写一致性问题

7、如何应对缓存穿透和缓存雪崩问题

8、如何解决redis的并发竞争问题

正文

1、为什么使用redis

分析:博主觉得在项目中使用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。

回答:如下所示,分为两点

(一)性能

分布式之Redis数据库复习精讲

题外话:忽然想聊一下这个迅速响应的标准。其实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。

(二)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。

分布式之Redis数据库复习精讲

2、使用redis有什么缺点

分析: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

(一)缓存和数据库双写一致性问题

(二)缓存雪崩问题

(三)缓存击穿问题

(四)缓存的并发竞争问题

这四个问题,我个人是觉得在项目中,比较常遇见的,具体解决方案,后文给出。

3、单线程的redis为什么这么快

分析:这个问题其实是对redis内部机制的一个考察。其实根据博主的面试经验,很多人其实都不知道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

(一)纯内存操作

(二)单线程操作,避免了频繁的上下文切换

(三)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。博主打一个比方: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。

对比

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

1、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。

2、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

分布式之Redis数据库复习精讲

参照上图,简单来说,就是。我们的redis-client在操作的时候,会产生具有不同事件类型的socket。在服务端,有一段I/0多路复用程序,将其置入队列之中。然后,文件事件分派器,依次去队列中取,转发到不同的事件处理器中。

需要说明的是,这个I/O多路复用机制,redis还提供了select、epoll、evport、kqueue等多路复用函数库,大家可以自行去了解。

4、redis的数据类型,以及每种数据类型的使用场景

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