【缓存】-缓存中间件

我就是我 2022-05-16 02:52 197阅读 0赞

简介：主要介绍缓存中间件MemCached和Redis

## MemCached ##

1、MemCached介绍  
MemCached是一种基于内存的key-value存储，用来存储小块的任意数据（字符串、对象）。它便于快速开发，减轻开发难度，解决了大数据量缓存的很多问题，本质上，它是一个简洁的key-value存储系统

2、MemCached工作原理  
主要通过缓存数据库查询结果，减少数据库访问次数，以提高动态Web应用的速度。见下图：  
![这里写图片描述][70]

## Redis ##

### 1、Redis简介 ###

Redis 是完全开源免费的，是一个高性能的key-value数据库。

Redis 与其他 key - value 缓存产品有以下三个特点：  
（1）Redis支持数据的持久化，可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用。  
（2）Redis支持String、list、set、zset、hash等数据结构的存储。  
（3）Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。

### 2、Linux下安装Redis ###

下载地址：[http://redis.io/download][http_redis.io_download]  
（1）下载并安装：

$ wget http://download.redis.io/releases/redis-4.0.10.tar.gz
    $ tar xzf redis-4.0.10.tar.gz
    $ cd redis-4.0.10
    $ make

（2）启动redis服务

$ cd src
    $ ./redis-server

（3）使用redis客户端

$ cd src
    $ ./redis-cli
    redis> set companyName G7
    OK
    redis> get companyName 
    "G7"

### 3、Java使用Redis ###

import redis.clients.jedis.Jedis;
    import java.util.*;
    
    /** * Created by pc on 2018/7/23. * Redis数据类型 */
    public class RedisDemo
    {
        //String
        public static void redisString(){
            //连接 Redis 服务
            Jedis jedis = new Jedis("172.16.*.**",6379);
            System.out.println("连接成功");
            //查看服务是否运行
            System.out.println("Server is running: " + jedis.ping());
            //设置 redis 字符串数据
            jedis.set("runoobkey", "www.runoob.com");
            // 获取存储的数据并输出
            System.out.println("redis 存储的字符串为: "+ jedis.get("runoobkey"));
        }
    
        //list
        public static void redisList(){
            //连接 Redis 服务
            Jedis jedis = new Jedis("172.16.*.**",6379);
            System.out.println("连接成功");
            //存储数据到列表中
            jedis.lpush("site-list", "Baidu");
            jedis.lpush("site-list", "Google");
            jedis.lpush("site-list", "Taobao");
            // 获取存储的数据并输出
            List<String> list = jedis.lrange("site-list", 0 ,2);
            for(int i=0; i<list.size(); i++) {
                System.out.println("列表项为: "+list.get(i));
            }
        }
    
        //set
        public static void redisSet(){
            //连接 Redis 服务
            Jedis jedis = new Jedis("172.16.*.**",6379);
            System.out.println("连接成功");
            //存入set的值
            Long mySet = jedis.sadd("websites", "Baidu", "Taobao", "Google");
            //获取set的值
            Set<String> website = jedis.smembers("websites");
            Iterator<String> it = website.iterator();
            while(it.hasNext()){
                System.out.println(it.next());
            }
        }
    
        //hash
        public static void redisHash(){
            //连接 Redis 服务
            Jedis jedis = new Jedis("172.16.*.**",6379);
            System.out.println("连接成功");
            Map<String, String> hashMap = new HashMap<>();
            hashMap.put("Baidu","www.baidu.com");
            hashMap.put("Taobao","www.taobao.com");
            hashMap.put("Google","www.google.com");
            jedis.hmset("website", hashMap);
            System.out.println(jedis.hgetAll("website"));
    
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            redisString();
    // redisList();
    // redisSet();
    // redisHash();
        }
    }

运行后，如下图：  
![这里写图片描述][70 1]

### 4、Redis缓存策略 ###

（1）缓存【失效】：客户端请求数据先从缓存中查询，如果没有再查询数据库，最后将数据放入缓存  
（2）缓存【命中】：客户端从缓存中直接取到数据，返回结果  
（3）缓存【更新】：客户端写入数据到数据库，成功之后，让缓存失效（下次请求时从缓存中拿不到，则查询数据库，再放入缓存）

### 5、有问题的几种更新缓存策略 ###

（1）先更新缓存，然后更新DB。见下图：  
![这里写图片描述][70 2]

从图中可以看出，两个并发写操作，由于某些原因（io阻塞，cpu时间片分配，协程调度，网络原因等等），导致Thread2的更新DB晚于Thread1的更新DB，但是Redis中此时的数据Thread1的，而DB中的数据时Thread2的，这就出现了不一致的问题，DB中是脏数据

（2）先更新DB，然后更新缓存。见下图：  
![这里写图片描述][70 3]

从图中可以看出，两个并发写操作，由于某些原因导致Thread2的更新Redis晚于Thread1的更新Redis ，但是DB中此时的数据Thread1的，而Redis中的数据时Thread2的，这就出现了不一致的问题

（3）先删除缓存，然后再更新数据库。见下图：  
![这里写图片描述][70 4]

两个并发操作，一个是更新操作，另一个是查询操作，更新操作删除缓存后，查询操作没有命中缓存，会把老数据读出来后放到缓存中，然后更新操作更新了DB。于是，在缓存中的数据还是老的数据，导致缓存中的数据是脏的

（4）先数据库，成功之后，让缓存失效，下次请求时从缓存中拿不到，则查询数据库，再放入缓存。见下图：  
![这里写图片描述][70 5]

这种更新策略是我们实际最常用的，但也可能出现问题。实际上出现问题的概率可能非常低，因为这个条件需要发生在读缓存时缓存失效，而且并发着有一个写操作。而实际上数据库的写操作会比读操作慢得多，而且还要锁表，而读操作必需在写操作前进入数据库操作，而又要晚于写操作更新缓存，所有的这些条件都具备的概率基本并不大。

### 6、Redis与MemCached的区别 ###

（1）Redis和Memcache都是将数据存放在内存中，都是内存数据库。不过memcache还可用于缓存其他东西，例如图片、视频等等；  
（2）Redis不仅仅支持简单的k/v类型的数据，同时还提供list，set，hash等数据结构的存储；  
（3）虚拟内存–Redis当物理内存用完时，可以将一些很久没用到的value 交换到磁盘；  
（4）分布式集群部署：  
a、memcache集群节点间的数据是独立的，不能相互通讯，但可以利用magent开源软件解决 ;  
b、Redis高可用的，可以做一主多从，主从之间进行数据同步。 当Master宕机后，通过选举算法(Paxos、Raft)从slave中选举出新Master继续对外提供服务，主机恢复后以slave的身份重新加入  
（5）存储数据安全–memcache挂掉后，数据没了；redis可以定期保存到磁盘（持久化）；  
（6）灾难恢复–memcache挂掉后，数据不可恢复; redis数据丢失后可以通过aof恢复；

……完

[70]: /images/20220516/3babf8cfdd0b4b1a8ef6bf9403722ee7.png
[http_redis.io_download]: http://redis.io/download
[70 1]: /images/20220516/3730142dbd524a97b7eec07b6ab7ac82.png
[70 2]: /images/20220516/fba194fc2d63413b8d41aad44a2e9ba2.png
[70 3]: /images/20220516/80e6282e0d0f4dec840cad9b55bc2d6b.png
[70 4]: /images/20220516/168bfa796d614eb083c5c45092fcd1bc.png
[70 5]: /images/20220516/ca6418d52e5e47b2ab17c42708b43de7.png