分布式系列

朱雀 2021-03-11 13:58 520阅读 0赞

### 为什么使用缓存、缓存用在什么地方？ ###

使用缓存技术为了减轻服务器压力  
怎么解决缓存 与 DB 的一致性  
在 更新 和 删除 之后清除缓存、创建定时任务 定时健康检查。

###### 单个 jvm 缓存简单实现 ######

// 单个jvm 缓存简单实现
    @Component
    public class MapCache<K,V> {
    
        // 缓存容器使用 ConcurrentHashMap不需要考虑线程安全问题
        public final Map<K,V> concruent = new ConcurrentHashMap<>();
        
        public V get(K k){
            return concruent.get(k);
        }
        public void put(K k,V v){
            concruent.put(k,v);
        }
        public void remove(K k){
            concruent.remove(k);
        }
    }

#### springboot 开启 ehcache 缓存 ####

开启缓存 @EnableCaching  
使用类注解 @CacheConfig 配置缓存基本信息 缓存名字等  
使用方法注解 @Cacheable 方法执行完之后使用缓存  
编写 xml 配置文件

### 使用 EHCache + Redis 实现分布式缓存 ###

分布式缓存实现流程图  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzg2NTMxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
注：问题 过期时间如何控制（如何同步呢？）  
一级缓存过期时间一定要比二级缓存要短。  
定时任务，mq通知。

### 远程调用 RMI 与 RPC ###

RMI 与 RPC 理念相同  
RMI 输入jvm与 jvm 之间的远程调用不能够 跨平台  
RPC 也属于远程调用技术，底层基于 socket 实现，能够跨平台调用  
EHCache 集群方式就是 使用的 RMI 的方式实现缓存 同步。

### Redis 学习知识点 ###

Redis 默认有16个库 默认连接 第 0 个库  
什么是Redis ，Redis是一个非关系行的内存数据库，以key value 的方式进行储存  
Redis 以单线程方式存储，既然是单线程那就能保证线程安全。  
使用持久化机制可以保证数据高可用。

###### Redis的应用场景 ######

1.令牌的生成  
2.短信验证码  
3.热点数据（减轻服务器查询数据库）  
4.分布式锁（使用ZK或者Redis实现分布式锁）  
5.网站的计数器（因为Redis是单线程，在高并发情况下，能保证全局count的一致性。）  
6.使用Redis实现消息中间件（不推荐）发布订阅功能

###### Redis的五种常用数据类型 ######

string 类型  
hash 类型  
list 类型  
set 类型  
zset 类型

###### springboot2.0 整合 Redis ######

在 pom.xml 文件中加入 Redis jar包

<dependency>
          <groupId>org.springframework.boot</groupId>
          <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
      </dependency>

在 application.yml 中编写 Redis 配置

spring:
      redis:
        database: 0      		#表示 连接 第几个库
        host: 127.0.0.1	 	# ip 地址
        port: 6739 				# 端口号 默认是 6379
        password: 123456  # 连接密码
        timeout: 10000 		# 超时时间
        jedis:
          pool:
            max-active: 8
            max-wait: -1
            max-idle: 8
            min-idle: 0

Redis 工具分装

@Component
    public class RedisUtils {
        @Autowired
        private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
    
        public void setString(String key, String value,Long time){
            stringRedisTemplate.opsForValue().set(key,value);
            // 设置 key 的过期时间
            stringRedisTemplate.expire(key, time, TimeUnit.SECONDS);
        }
    }

###### Redis 主从复制 ######

1.为什么主从复制  
将服务器分为主服务器 和 从服务器，主服务器可以允许做读写的操作，从服务器只允许做读的操作。  
2.主从复制应用场景  
集群（多台服务器）、读写分离、日志备份、高可用  
3.为什么读写分离  
读和写分库连接，读一个库，写一个库。互不影响，增加整体吞吐量。  
主服务器可以做写，从服务器可以做读。  
读写分离产生的 数据同步问题 ，Redis 已经自带 解决。  
注：在 Redis 中只能有一个主，可以有多个 从。  
《[主从服务器 安装及配置][Link 1]》  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNzg2NTMxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

###### Redis 高可用哨兵机制 ######

1.哨兵机制：心跳检测、监控、故障转移（选举策略）  
2.

###### Redis 持久化机制 AOF 与 RDB ######

RDB: 以二进制文件形式，以某个时间点进行存储。  
非实时，突然断电，数据可能有一部分丢失。  
默认开启 RDB 方式。  
AOF：实时日志记录的形式只会记录写的操作，效率低，会影响到整体性能。  
AOF比较安全，在突然断电的情况下。

###### Redis 事务处理机制 ######

Redis集群不支持事务 单节点的Redis 支持事务  
事务操作 示例代码

public void setString(String key, String value,Long time){
        //开启事务权限
        stringRedisTemplate.setEnableTransactionSupport(true);
        try {
            // 开启事务 相当于  begin
            stringRedisTemplate.multi();
            stringRedisTemplate.opsForValue().set(key,value);
            stringRedisTemplate.expire(key, time, TimeUnit.SECONDS);
            // 提交事务
            stringRedisTemplate.exec();
        }catch (Exception e){
            // 回滚事务
            stringRedisTemplate.discard();
        }
    }

#### Redis集群方案 ####

Redis 3.0之前不支持 群集 3.0之后支持集群 ，两个版本差别很大  
1.客户端分片 （mycat) 没有故障转移功能  
2.主从复制 缺点：数据非常冗余，浪费内存  
3.使用代理工具  
4. Redis-cluster 集群 Redis 3.0 之后开始实现（Redis 强烈推荐的方式）

#### Redis 雪崩效应、穿透效应 ####

###### Redis雪崩效应 ######

雪崩效应的产生，在Redis 突然宕机后 ，所有的访问量直接访问数据库，导致数据库CPU和内存负载过高，甚至宕机。  
解决方案：  
1.分布式锁（本地锁） （不推荐使用）  
2.使用消息中间件（靠谱）消息中间件方式可以解决高并发  
3.做 一级和二级缓存（Redis + ehcache）  
4.均摊分配 Redis Key 的失效时间 （重点）

###### Redis 穿透效应 ######

产生原因：客户端随机生成不同的 key，在Redis中没有的 key ，数据库中也没有，导致一直发送jdbc连接，导致雪崩的出现。  
解决方案：  
1.网关判断客户端传入的key的规则，如果不符合数据库查询规则，直接返回为空。  
2.如果没有的 key 数据库也查不到就直接向 Redis 中存放一份为 null 缓存，

#### 基于 Redis 实现分布式锁 ####

什么是分布式锁？  
为了防止分布式系统中的多个进程之间相互干扰，我们需要一种分布式协调技术来对这些进程进行调度。而这个分布式协调技术的核心就是来实现这个分布式锁。  
**解决分布式锁的核心思路：在多台服务器集群中，只保证一个 jvm 进行操作。**  
**分布式锁解决方案**  
1.采用数据库  
2.基于 Redis 实现分布式  
3.基于 Zookeeper 实现分布式锁  
实现原理：  
多个客户端（jvm），使用setnx命令的方式，同时在Redis中创建相同的key，因为临时节点路径是保证唯一，只要谁能够创建节点成功，谁就能获取锁。没有创建成功的，就会进行等待，当释放锁的时候，采用事件通知给客户端（jvm）重新获取锁。  
**setnx命令也可以存入key，如果存入成功返回 1，如果存入的key已存在则返回 0。**  
**Redis 和 Zookeeper 实现分布式锁的原理是相同的，不同点是 释放锁 Zookeeper 有事件通知**  
如何释放锁：  
在执行完操作之后，删除对应的key ，每个对应的key 都有自己的过期时间，防止删除失败出现死锁现象。  
Redis 实现分布式锁 有两个超时时间的问题  
1.在获取锁之前的超时时间----在尝试获取锁的时候，如果在规定的时间内没有获取到，就直接放弃  
2.在获取锁之后的超时时间----当获取锁成功之后，对应的key 有对应的失效时间，在规定时间内失效  
分布式锁 实例代码

public class LockRedis {
    	// redis线程池
    	private JedisPool jedisPool;
    	// 同时在redis上创建相同的一个key 相同key 名称
    	private String redislockKey = "redis_lock";
    
    	public LockRedis(JedisPool jedisPool) {
    		this.jedisPool = jedisPool;
    	}
    	// redis 以key （redislockKey） 和value（随机不能够重复数字 锁的id）方式进行存储
    
    	// redis实现分布式锁 有两个超时 时间问题
    	/**
    	 * 两个超时时间含义：<br>
    	 * 1.在获取锁之前的超时时间----在尝试获取锁的时候，如果在规定的时间内还没有获取锁，直接放弃。<br>
    	 * 2.在获取锁之后的超时时间---当获取锁成功之后，对应的key 有对应有效期，对应的key 在规定时间内进行失效
    	 */
    	
    	// 基于redis实现分布式锁代码思路 核心方法 获取锁 、释放锁
    	public String getRedisLock(Long acquireTimeout, Long timeOut) {
    		Jedis conn = null;
    
    		try {
    			// 1.建立redis连接
    			conn = jedisPool.getResource();
    			// 2.定义 redis 对应key 的value值( uuid) 作用 释放锁 随机生成value
    			String identifierValue = UUID.randomUUID().toString();
    
    			// 3.定义在获取锁之后的超时时间
    			int expireLock = (int) (timeOut / 1000);// 以秒为单位
    			// 4.定义在获取锁之前的超时时间
    			// 5.使用循环机制 如果没有获取到锁，要在规定acquireTimeout时间 保证重复进行尝试获取锁（乐观锁）
    			// 使用循环方式重试的获取锁
    			Long endTime = System.currentTimeMillis() + acquireTimeout;
    			while (System.currentTimeMillis() < endTime) {
    				// 获取锁
    				// 6.使用setnx命令插入对应的redislockKey ，如果返回为1 成功获取锁
    				if (conn.setnx(redislockKey, identifierValue) == 1) {
    					// 设置对应key的有效期
    					conn.expire(redislockKey, expireLock);
    					return identifierValue;
    				}
    				// 为什么获取锁之后，还要设置锁的超时时间 目的是为了防止死锁
    				// zookeeper实现分布式锁通过什么方式 防止死锁 设置session 有效期
    			}
    		} catch (Exception e) {
    			e.printStackTrace();
    		} finally {
    			if (conn != null) {
    				conn.close();
    			}
    		}
    		return null;
    	}
    
    	// 如果直接使用 conn.del(redislockKey); 保证对应是自己的创建redislockKey 删除对应自己的。
    	// 释放redis锁
    	public void unRedisLock(String identifierValue) {
    		Jedis conn = null;
    		// 1.建立redis连接
    		conn = jedisPool.getResource();
    		try {
    			// 如果该锁的id 等于identifierValue 是同一把锁情况才可以删除
    			if (conn.get(redislockKey).equals(identifierValue)) {
    				System.out.println("释放锁..." + Thread.currentThread().getName() + ",identifierValue:" + identifierValue);
    				conn.del(redislockKey);
    			}
    		} catch (Exception e){
    		
    		} finally {
    			if (conn != null) {
    				conn.close();
    			}
    		}
    		// 释放锁有两种 key自动有有效期
    		// 整个程序执行完毕情况下，删除对应key
    	}
    }

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