Redis学习系列: 哨兵+复制+事务+集群+持久化

你的名字 2022-02-27 06:06 160阅读 0赞

**Redis主要有哪些功能？**

**1.哨兵（Sentinel）和复制（Replication）**

Redis服务器毫无征兆的罢工是个麻烦事，如何保证备份的机器是原始服务器的完整备份呢？这时候就需要哨兵和复制。

Sentinel可以管理多个Redis服务器，它提供了监控，提醒以及自动的故障转移的功能，Replication则是负责让一个Redis服务器可以配备多个备份的服务器。

Redis也是利用这两个功能来保证Redis的高可用的

**2.事务**

很多情况下我们需要一次执行不止一个命令，而且需要其同时成功或者失败。redis对事务的支持也是源自于这部分需求，即支持一次性按顺序执行多个命令的能力，并保证其原子性。

**3.LUA脚本**

在事务的基础上，如果我们需要在服务端一次性的执行更复杂的操作（包含一些逻辑判断），则lua就可以排上用场了

**4.持久化**

redis的持久化指的是redis会把内存的中的数据写入到硬盘中，在redis重新启动的时候加载这些数据，从而最大限度的降低缓存丢失带来的影响。

**5.集群（Cluster）**

单台服务器资源的总是有上限的，CPU资源和IO资源我们可以通过主从复制，进行读写分离，把一部分CPU和IO的压力转移到从服务器上，这也有点类似mysql数据库的主从同步。

在Redis官方的分布式方案出来之前，有twemproxy和codis两种方案，这两个方案总体上来说都是依赖proxy来进行分布式的。

**Redis支持哪几种数据类型？**

支持多种类型的数据结构

1.string：最基本的数据类型，二进制安全的字符串，最大512M。

2.list：按照添加顺序保持顺序的字符串列表。

3.set：无序的字符串集合，不存在重复的元素。

4.sorted set：已排序的字符串集合。

5.hash：key-value对的一种集合。

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**Redis是单进程单线程的？**

Redis是单进程单线程的，Redis利用队列技术将并发访问变为串行访问，消除了传统数据库串行控制的开销。

**Redis为什么是单线程的？**

多线程处理会涉及到锁，而且多线程处理会涉及到线程切换而消耗CPU。因为CPU不是Redis的瓶颈，Redis的瓶颈最有可能是机器内存或者网络带宽。单线程无法发挥多核CPU性能，不过可以通过在单机开多个Redis实例来解决。

**其它开源软件采用的模型**

Nginx：多进程单线程模型

Memcached：单进程多线程模型

**使用Redis的优势？**

1.速度快，因为数据存在内存中，类似于HashMap，HashMap的优势就是查找和操作的时间复杂度都是O(1)

2. 支持丰富数据类型，支持string，list，set，sorted set，hash

3.支持事务，操作都是原子性，所谓的原子性就是对数据的更改要么全部执行，要么全部不执行

4. 丰富的特性：可用于缓存，消息，按key设置过期时间，过期后将会自动删除

**Redis单点吞吐量**

单点TPS达到8万/秒，QPS达到10万/秒，补充下TPS和QPS的概念

**1.QPS: ****应用系统每秒钟最大能接受的用户访问量**

每秒钟处理完请求的次数，注意这里是处理完，具体是指发出请求到服务器处理完成功返回结果。可以理解在server中有个counter，每处理一个请求加1，1秒后counter=QPS。

**2.TPS：** **每秒钟最大能处理的请求数**

每秒钟处理完的事务次数，一个应用系统1s能完成多少事务处理，一个事务在分布式处理中，可能会对应多个请求，对于衡量单个接口服务的处理能力，用QPS比较合理。

**Redis相比memcached有哪些优势？**

1.memcached所有的值均是简单的字符串，Redis作为其替代者，支持更为丰富的数据类型

2.Redis的速度比memcached快很多

3.Redis可以持久化其数据

4.Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。

**Redis有哪几种数据淘汰策略？**

在Redis中，允许用户设置最大使用内存大小server.maxmemory，当Redis 内存数据集大小上升到一定大小的时候，就会施行数据淘汰策略。

1.volatile-lru:从已设置过期的数据集中挑选最近最少使用的淘汰

2.volatile-ttr:从已设置过期的数据集中挑选将要过期的数据淘汰

3.volatile-random:从已设置过期的数据集中任意挑选数据淘汰

4.allkeys-lru:从数据集中挑选最近最少使用的数据淘汰

5.allkeys-random:从数据集中任意挑选数据淘汰

6.noenviction:禁止淘汰数据

redis淘汰数据时还会同步到aof

**Redis集群方案应该怎么做？都有哪些方案？**

1.twemproxy

2.codis，目前用的最多的集群方案，基本和twemproxy一致的效果，但它支持在 节点数量改变情况下，旧节点数据可恢复到新hash节点。

3.Redis cluster3.0自带的集，特点在于他的分布式算法不是一致性hash，而是hash槽的概念，以及自身支持节点设置从节点。

**Redis读写分离模型**

通过增加Slave DB的数量，读的性能可以线性增长。为了避免Master DB的单点故障，集群一般都会采用两台Master DB做双机热备，所以整个集群的读和写的可用性都非常高。

读写分离架构的缺陷在于，不管是Master还是Slave，每个节点都必须保存完整的数据，如果在数据量很大的情况下，集群的扩展能力还是受限于单个节点的存储能力，而且对于Write-intensive类型的应用，读写分离架构并不适合。

**Redis数据分片模型**

为了解决读写分离模型的缺陷，可以将数据分片模型应用进来。

可以将每个节点看成都是独立的master，然后通过业务实现数据分片。

结合上面两种模型，可以将每个master设计成由一个master和多个slave组成的模型。

**Redis提供了哪几种持久化方式？**

RDB持久化方式能够在指定的时间间隔能对你的数据进行快照存储

AOF持久化方式记录每次对服务器写的操作,当服务器重启的时候会重新执行这些命令来恢复原始的数据,AOF命令以Redis协议追加保存每次写的操作到文件末尾.Redis还能对AOF文件进行后台重写,使得AOF文件的体积不至于过大.

如果你只希望你的数据在服务器运行的时候存在,你也可以不使用任何持久化方式.

你也可以同时开启两种持久化方式, 在这种情况下, 当Redis重启的时候会优先载入AOF文件来恢复原始的数据,因为在通常情况下AOF文件保存的数据集要比RDB文件保存的数据集要完整.

最重要的事情是了解RDB和AOF持久化方式的不同,让我们以RDB持久化方式开始。

**如何选择合适的持久化方式？**

1. Redis主要提供了两种持久化机制：**RDB和AOF；**

**2.RDB**

默认开启，会按照配置的指定时间将内存中的数据快照到磁盘中，创建一个dump.rdb文件，Redis启动时再恢复到内存中。

Redis会单独创建fork()一个子进程，将当前父进程的数据库数据复制到子进程的内存中，然后由子进程写入到临时文件中，持久化的过程结束了，再用这个临时文件替换上次的快照文件，然后子进程退出，内存释放。

需要注意的是，每次快照持久化都会将主进程的数据库数据复制一遍，导致内存开销加倍，若此时内存不足，则会阻塞服务器运行，直到复制结束释放内存；都会将内存数据完整写入磁盘一次，所以如果数据量大的话，而且写操作频繁，必然会引起大量的磁盘I/O操作，严重影响性能，并且最后一次持久化后的数据可能会丢失；

**3.AOF**

以日志的形式记录每个写操作（读操作不记录），只需追加文件但不可以改写文件，Redis启动时会根据日志从头到尾全部执行一遍以完成数据的恢复工作。包括flushDB也会执行。

主要有两种方式触发：有写操作就写、每秒定时写（也会丢数据）。

因为AOF采用追加的方式，所以文件会越来越大，针对这个问题，新增了重写机制，就是当日志文件大到一定程度的时候，会fork出一条新进程来遍历进程内存中的数据，每条记录对应一条set语句，写到临时文件中，然后再替换到旧的日志文件（类似rdb的操作方式）。默认触发是当aof文件大小是上次重写后大小的一倍且文件大于64M时触发。

当两种方式同时开启时，数据恢复Redis会优先选择AOF恢复。一般情况下，只要使用默认开启的RDB即可，因为相对于AOF，RDB便于进行数据库备份，并且恢复数据集的速度也要快很多。

开启持久化缓存机制，对性能会有一定的影响，特别是当设置的内存满了的时候，更是下降到几百reqs/s。所以如果只是用来做缓存的话，可以关掉持久化。

**Redis常见性能问题和解决方案？**

(1) Master最好不要做任何持久化工作，如RDB内存快照和AOF日志文件

(2) 如果数据比较重要，某个Slave开启AOF备份数据，策略设置为每秒同步一次

(3) 为了主从复制的速度和连接的稳定性，Master和Slave最好在同一个局域网内

(4) 尽量避免在压力很大的主库上增加从库

(5) 主从复制不要用图状结构，用单向链表结构更为稳定，即：Master <- Slave1 <- Slave2 <- Slave3…

这样的结构方便解决单点故障问题，实现Slave对Master的替换。如果Master挂了，可以立刻启用Slave1做Master，其他不变。

**Redis支持的Java客户端都有哪些？官方推荐用哪个？**

Redisson、Jedis、lettuce等等，官方推荐使用Redisson。

**Redis哈希槽的概念？**