分布式之redis有哪些優(yōu)缺點(diǎn)

本篇內(nèi)容主要講解“分布式之redis有哪些優(yōu)缺點(diǎn)”，感興趣的朋友不妨來(lái)看看。本文介紹的方法操作簡(jiǎn)單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來(lái)帶大家學(xué)習(xí)“分布式之redis有哪些優(yōu)缺點(diǎn)”吧!

1、為什么使用redis

分析:博主覺(jué)得在項(xiàng)目中使用redis，主要是從兩個(gè)角度去考慮:性能和并發(fā)。當(dāng)然，redis還具備可以做分布式鎖等其他功能，但是如果只是為了分布式鎖這些其他功能，完全還有其他中間件(如zookpeer等)代替，并不是非要使用redis。因此，這個(gè)問(wèn)題主要從性能和并發(fā)兩個(gè)角度去答。
回答:如下所示，分為兩點(diǎn)
（一）性能
如下圖所示，我們?cè)谂龅叫枰獔?zhí)行耗時(shí)特別久，且結(jié)果不頻繁變動(dòng)的SQL，就特別適合將運(yùn)行結(jié)果放入緩存。這樣，后面的請(qǐng)求就去緩存中讀取，使得請(qǐng)求能夠迅速響應(yīng)。

題外話：忽然想聊一下這個(gè)迅速響應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。其實(shí)根據(jù)交互效果的不同，這個(gè)響應(yīng)時(shí)間沒(méi)有固定標(biāo)準(zhǔn)。不過(guò)曾經(jīng)有人這么告訴我:"在理想狀態(tài)下，我們的頁(yè)面跳轉(zhuǎn)需要在瞬間解決，對(duì)于頁(yè)內(nèi)操作則需要在剎那間解決。另外，超過(guò)一彈指的耗時(shí)操作要有進(jìn)度提示，并且可以隨時(shí)中止或取消，這樣才能給用戶(hù)最好的體驗(yàn)。"
那么瞬間、剎那、一彈指具體是多少時(shí)間呢？
根據(jù)《摩訶僧祗律》記載

一剎那者為一念，二十念為一瞬，二十瞬為一彈指，二十彈指為一羅預(yù)，二十羅預(yù)為一須臾，一日一夜有三十須臾。

那么，經(jīng)過(guò)周密的計(jì)算，一瞬間為0.36 秒,一剎那有 0.018 秒.一彈指長(zhǎng)達(dá) 7.2 秒。
（二）并發(fā)
如下圖所示，在大并發(fā)的情況下，所有的請(qǐng)求直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)出現(xiàn)連接異常。這個(gè)時(shí)候，就需要使用redis做一個(gè)緩沖操作，讓請(qǐng)求先訪問(wèn)到redis，而不是直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。

2、使用redis有什么缺點(diǎn)

分析:大家用redis這么久，這個(gè)問(wèn)題是必須要了解的，基本上使用redis都會(huì)碰到一些問(wèn)題，常見(jiàn)的也就幾個(gè)。
回答:主要是四個(gè)問(wèn)題
(一)緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)雙寫(xiě)一致性問(wèn)題
(二)緩存雪崩問(wèn)題
(三)緩存擊穿問(wèn)題
(四)緩存的并發(fā)競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題
這四個(gè)問(wèn)題，我個(gè)人是覺(jué)得在項(xiàng)目中，比較常遇見(jiàn)的，具體解決方案，后文給出。

3、單線程的redis為什么這么快

分析:這個(gè)問(wèn)題其實(shí)是對(duì)redis內(nèi)部機(jī)制的一個(gè)考察。其實(shí)根據(jù)博主的面試經(jīng)驗(yàn)，很多人其實(shí)都不知道redis是單線程工作模型。所以，這個(gè)問(wèn)題還是應(yīng)該要復(fù)習(xí)一下的。
回答:主要是以下三點(diǎn)
(一)純內(nèi)存操作
(二)單線程操作，避免了頻繁的上下文切換
(三)采用了非阻塞I/O多路復(fù)用機(jī)制

題外話：我們現(xiàn)在要仔細(xì)的說(shuō)一說(shuō)I/O多路復(fù)用機(jī)制，因?yàn)檫@個(gè)說(shuō)法實(shí)在是太通俗了，通俗到一般人都不懂是什么意思。博主打一個(gè)比方：小曲在S城開(kāi)了一家快遞店，負(fù)責(zé)同城快送服務(wù)。小曲因?yàn)橘Y金限制，雇傭了一批快遞員，然后小曲發(fā)現(xiàn)資金不夠了，只夠買(mǎi)一輛車(chē)送快遞。
經(jīng)營(yíng)方式一
客戶(hù)每送來(lái)一份快遞，小曲就讓一個(gè)快遞員盯著，然后快遞員開(kāi)車(chē)去送快遞。慢慢的小曲就發(fā)現(xiàn)了這種經(jīng)營(yíng)方式存在下述問(wèn)題

• 幾十個(gè)快遞員基本上時(shí)間都花在了搶車(chē)上了，大部分快遞員都處在閑置狀態(tài)，誰(shuí)搶到了車(chē)，誰(shuí)就能去送快遞

• 隨著快遞的增多，快遞員也越來(lái)越多，小曲發(fā)現(xiàn)快遞店里越來(lái)越擠，沒(méi)辦法雇傭新的快遞員了

• 快遞員之間的協(xié)調(diào)很花時(shí)間

綜合上述缺點(diǎn)，小曲痛定思痛，提出了下面的經(jīng)營(yíng)方式
經(jīng)營(yíng)方式二
小曲只雇傭一個(gè)快遞員。然后呢，客戶(hù)送來(lái)的快遞，小曲按送達(dá)地點(diǎn)標(biāo)注好，然后依次放在一個(gè)地方。最后，那個(gè)快遞員依次的去取快遞，一次拿一個(gè)，然后開(kāi)著車(chē)去送快遞，送好了就回來(lái)拿下一個(gè)快遞。

對(duì)比
上述兩種經(jīng)營(yíng)方式對(duì)比，是不是明顯覺(jué)得第二種，效率更高，更好呢。在上述比喻中:

• 每個(gè)快遞員------------------>每個(gè)線程

• 每個(gè)快遞-------------------->每個(gè)socket(I/O流)

• 快遞的送達(dá)地點(diǎn)-------------->socket的不同狀態(tài)

• 客戶(hù)送快遞請(qǐng)求-------------->來(lái)自客戶(hù)端的請(qǐng)求

• 小曲的經(jīng)營(yíng)方式-------------->服務(wù)端運(yùn)行的代碼

• 一輛車(chē)---------------------->CPU的核數(shù)

于是我們有如下結(jié)論
1、經(jīng)營(yíng)方式一就是傳統(tǒng)的并發(fā)模型，每個(gè)I/O流(快遞)都有一個(gè)新的線程(快遞員)管理。
2、經(jīng)營(yíng)方式二就是I/O多路復(fù)用。只有單個(gè)線程(一個(gè)快遞員)，通過(guò)跟蹤每個(gè)I/O流的狀態(tài)(每個(gè)快遞的送達(dá)地點(diǎn))，來(lái)管理多個(gè)I/O流。

下面類(lèi)比到真實(shí)的redis線程模型，如圖所示

參照上圖，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是。我們的redis-client在操作的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生具有不同事件類(lèi)型的socket。在服務(wù)端，有一段I/0多路復(fù)用程序，將其置入隊(duì)列之中。然后，文件事件分派器，依次去隊(duì)列中取，轉(zhuǎn)發(fā)到不同的事件處理器中。
需要說(shuō)明的是，這個(gè)I/O多路復(fù)用機(jī)制，redis還提供了select、epoll、evport、kqueue等多路復(fù)用函數(shù)庫(kù)，大家可以自行去了解。

4、redis的數(shù)據(jù)類(lèi)型，以及每種數(shù)據(jù)類(lèi)型的使用場(chǎng)景

分析：是不是覺(jué)得這個(gè)問(wèn)題很基礎(chǔ)，其實(shí)我也這么覺(jué)得。然而根據(jù)面試經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，至少百分八十的人答不上這個(gè)問(wèn)題。建議，在項(xiàng)目中用到后，再類(lèi)比記憶，體會(huì)更深，不要硬記?；旧?，一個(gè)合格的程序員，五種類(lèi)型都會(huì)用到。
回答：一共五種
(一)String
這個(gè)其實(shí)沒(méi)啥好說(shuō)的，最常規(guī)的set/get操作，value可以是String也可以是數(shù)字。一般做一些復(fù)雜的計(jì)數(shù)功能的緩存。
(二)hash
這里value存放的是結(jié)構(gòu)化的對(duì)象，比較方便的就是操作其中的某個(gè)字段。博主在做單點(diǎn)登錄的時(shí)候，就是用這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)用戶(hù)信息，以cookieId作為key，設(shè)置30分鐘為緩存過(guò)期時(shí)間，能很好的模擬出類(lèi)似session的效果。
(三)list
使用List的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以做簡(jiǎn)單的消息隊(duì)列的功能。另外還有一個(gè)就是，可以利用lrange命令，做基于redis的分頁(yè)功能，性能極佳，用戶(hù)體驗(yàn)好。
(四)set
因?yàn)閟et堆放的是一堆不重復(fù)值的集合。所以可以做全局去重的功能。為什么不用JVM自帶的Set進(jìn)行去重？因?yàn)槲覀兊南到y(tǒng)一般都是集群部署，使用JVM自帶的Set，比較麻煩，難道為了一個(gè)做一個(gè)全局去重，再起一個(gè)公共服務(wù)，太麻煩了。
另外，就是利用交集、并集、差集等操作，可以計(jì)算共同喜好，全部的喜好，自己獨(dú)有的喜好等功能。
(五)sorted set
sorted set多了一個(gè)權(quán)重參數(shù)score,集合中的元素能夠按score進(jìn)行排列?？梢宰?strong>排行榜應(yīng)用，取TOP N操作。另外，參照另一篇《分布式之延時(shí)任務(wù)方案解析》，該文指出了sorted set可以用來(lái)做延時(shí)任務(wù)。最后一個(gè)應(yīng)用就是可以做范圍查找。

5、redis的過(guò)期策略以及內(nèi)存淘汰機(jī)制

分析:這個(gè)問(wèn)題其實(shí)相當(dāng)重要，到底redis有沒(méi)用到家，這個(gè)問(wèn)題就可以看出來(lái)。比如你redis只能存5G數(shù)據(jù)，可是你寫(xiě)了10G，那會(huì)刪5G的數(shù)據(jù)。怎么刪的，這個(gè)問(wèn)題思考過(guò)么？還有，你的數(shù)據(jù)已經(jīng)設(shè)置了過(guò)期時(shí)間，但是時(shí)間到了，內(nèi)存占用率還是比較高，有思考過(guò)原因么?
回答:
redis采用的是定期刪除+惰性刪除策略。
為什么不用定時(shí)刪除策略?
定時(shí)刪除,用一個(gè)定時(shí)器來(lái)負(fù)責(zé)監(jiān)視key,過(guò)期則自動(dòng)刪除。雖然內(nèi)存及時(shí)釋放，但是十分消耗CPU資源。在大并發(fā)請(qǐng)求下，CPU要將時(shí)間應(yīng)用在處理請(qǐng)求，而不是刪除key,因此沒(méi)有采用這一策略.
定期刪除+惰性刪除是如何工作的呢?
定期刪除，redis默認(rèn)每個(gè)100ms檢查，是否有過(guò)期的key,有過(guò)期key則刪除。需要說(shuō)明的是，redis不是每個(gè)100ms將所有的key檢查一次，而是隨機(jī)抽取進(jìn)行檢查(如果每隔100ms,全部key進(jìn)行檢查，redis豈不是卡死)。因此，如果只采用定期刪除策略，會(huì)導(dǎo)致很多key到時(shí)間沒(méi)有刪除。
于是，惰性刪除派上用場(chǎng)。也就是說(shuō)在你獲取某個(gè)key的時(shí)候，redis會(huì)檢查一下，這個(gè)key如果設(shè)置了過(guò)期時(shí)間那么是否過(guò)期了？如果過(guò)期了此時(shí)就會(huì)刪除。
采用定期刪除+惰性刪除就沒(méi)其他問(wèn)題了么?
不是的，如果定期刪除沒(méi)刪除key。然后你也沒(méi)即時(shí)去請(qǐng)求key，也就是說(shuō)惰性刪除也沒(méi)生效。這樣，redis的內(nèi)存會(huì)越來(lái)越高。那么就應(yīng)該采用內(nèi)存淘汰機(jī)制。
在redis.conf中有一行配置

# maxmemory-policy volatile-lru

該配置就是配內(nèi)存淘汰策略的(什么，你沒(méi)配過(guò)？好好反省一下自己)
1）noeviction：當(dāng)內(nèi)存不足以容納新寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，新寫(xiě)入操作會(huì)報(bào)錯(cuò)。應(yīng)該沒(méi)人用吧。
2）allkeys-lru：當(dāng)內(nèi)存不足以容納新寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，在鍵空間中，移除最近最少使用的key。推薦使用，目前項(xiàng)目在用這種。
3）allkeys-random：當(dāng)內(nèi)存不足以容納新寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，在鍵空間中，隨機(jī)移除某個(gè)key。應(yīng)該也沒(méi)人用吧，你不刪最少使用Key,去隨機(jī)刪。
4）volatile-lru：當(dāng)內(nèi)存不足以容納新寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，在設(shè)置了過(guò)期時(shí)間的鍵空間中，移除最近最少使用的key。這種情況一般是把redis既當(dāng)緩存，又做持久化存儲(chǔ)的時(shí)候才用。不推薦
5）volatile-random：當(dāng)內(nèi)存不足以容納新寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，在設(shè)置了過(guò)期時(shí)間的鍵空間中，隨機(jī)移除某個(gè)key。依然不推薦
6）volatile-ttl：當(dāng)內(nèi)存不足以容納新寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，在設(shè)置了過(guò)期時(shí)間的鍵空間中，有更早過(guò)期時(shí)間的key優(yōu)先移除。不推薦
ps：如果沒(méi)有設(shè)置 expire 的key, 不滿(mǎn)足先決條件(prerequisites); 那么 volatile-lru, volatile-random 和 volatile-ttl 策略的行為, 和 noeviction(不刪除) 基本上一致。

6、redis和數(shù)據(jù)庫(kù)雙寫(xiě)一致性問(wèn)題

分析:一致性問(wèn)題是分布式常見(jiàn)問(wèn)題，還可以再分為最終一致性和強(qiáng)一致性。數(shù)據(jù)庫(kù)和緩存雙寫(xiě)，就必然會(huì)存在不一致的問(wèn)題。答這個(gè)問(wèn)題，先明白一個(gè)前提。就是如果對(duì)數(shù)據(jù)有強(qiáng)一致性要求，不能放緩存。我們所做的一切，只能保證最終一致性。另外，我們所做的方案其實(shí)從根本上來(lái)說(shuō)，只能說(shuō)降低不一致發(fā)生的概率，無(wú)法完全避免。因此，有強(qiáng)一致性要求的數(shù)據(jù)，不能放緩存。
回答:《分布式之?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)和緩存雙寫(xiě)一致性方案解析》給出了詳細(xì)的分析，在這里簡(jiǎn)單的說(shuō)一說(shuō)。首先，采取正確更新策略，先更新數(shù)據(jù)庫(kù)，再刪緩存。其次，因?yàn)榭赡艽嬖趧h除緩存失敗的問(wèn)題，提供一個(gè)補(bǔ)償措施即可，例如利用消息隊(duì)列。

7、如何應(yīng)對(duì)緩存穿透和緩存雪崩問(wèn)題

分析:這兩個(gè)問(wèn)題，說(shuō)句實(shí)在話，一般中小型傳統(tǒng)軟件企業(yè)，很難碰到這個(gè)問(wèn)題。如果有大并發(fā)的項(xiàng)目，流量有幾百萬(wàn)左右。這兩個(gè)問(wèn)題一定要深刻考慮。
回答:如下所示
緩存穿透，即黑客故意去請(qǐng)求緩存中不存在的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致所有的請(qǐng)求都懟到數(shù)據(jù)庫(kù)上，從而數(shù)據(jù)庫(kù)連接異常。
解決方案:
(一)利用互斥鎖，緩存失效的時(shí)候，先去獲得鎖，得到鎖了，再去請(qǐng)求數(shù)據(jù)庫(kù)。沒(méi)得到鎖，則休眠一段時(shí)間重試
(二)采用異步更新策略，無(wú)論key是否取到值，都直接返回。value值中維護(hù)一個(gè)緩存失效時(shí)間，緩存如果過(guò)期，異步起一個(gè)線程去讀數(shù)據(jù)庫(kù)，更新緩存。需要做緩存預(yù)熱(項(xiàng)目啟動(dòng)前，先加載緩存)操作。
(三)提供一個(gè)能迅速判斷請(qǐng)求是否有效的攔截機(jī)制，比如，利用布隆過(guò)濾器，內(nèi)部維護(hù)一系列合法有效的key。迅速判斷出，請(qǐng)求所攜帶的Key是否合法有效。如果不合法，則直接返回。
緩存雪崩，即緩存同一時(shí)間大面積的失效，這個(gè)時(shí)候又來(lái)了一波請(qǐng)求，結(jié)果請(qǐng)求都懟到數(shù)據(jù)庫(kù)上，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)連接異常。
解決方案:
(一)給緩存的失效時(shí)間，加上一個(gè)隨機(jī)值，避免集體失效。
(二)使用互斥鎖，但是該方案吞吐量明顯下降了。
(三)雙緩存。我們有兩個(gè)緩存，緩存A和緩存B。緩存A的失效時(shí)間為20分鐘，緩存B不設(shè)失效時(shí)間。自己做緩存預(yù)熱操作。然后細(xì)分以下幾個(gè)小點(diǎn)

• I 從緩存A讀數(shù)據(jù)庫(kù)，有則直接返回

• II A沒(méi)有數(shù)據(jù)，直接從B讀數(shù)據(jù)，直接返回，并且異步啟動(dòng)一個(gè)更新線程。

• III 更新線程同時(shí)更新緩存A和緩存B。

8、如何解決redis的并發(fā)競(jìng)爭(zhēng)key問(wèn)題

分析:這個(gè)問(wèn)題大致就是，同時(shí)有多個(gè)子系統(tǒng)去set一個(gè)key。這個(gè)時(shí)候要注意什么呢？大家思考過(guò)么。需要說(shuō)明一下，博主提前百度了一下，發(fā)現(xiàn)答案基本都是推薦用redis事務(wù)機(jī)制。博主不推薦使用redis的事務(wù)機(jī)制。因?yàn)槲覀兊纳a(chǎn)環(huán)境，基本都是redis集群環(huán)境，做了數(shù)據(jù)分片操作。你一個(gè)事務(wù)中有涉及到多個(gè)key操作的時(shí)候，這多個(gè)key不一定都存儲(chǔ)在同一個(gè)redis-server上。因此，redis的事務(wù)機(jī)制，十分雞肋。
回答:如下所示
(1)如果對(duì)這個(gè)key操作，不要求順序
這種情況下，準(zhǔn)備一個(gè)分布式鎖，大家去搶鎖，搶到鎖就做set操作即可，比較簡(jiǎn)單。
(2)如果對(duì)這個(gè)key操作，要求順序
假設(shè)有一個(gè)key1,系統(tǒng)A需要將key1設(shè)置為valueA,系統(tǒng)B需要將key1設(shè)置為valueB,系統(tǒng)C需要將key1設(shè)置為valueC.
期望按照key1的value值按照 valueA-->valueB-->valueC的順序變化。這種時(shí)候我們?cè)跀?shù)據(jù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)候，需要保存一個(gè)時(shí)間戳。假設(shè)時(shí)間戳如下

系統(tǒng)A key 1 {valueA  3:00}
系統(tǒng)B key 1 {valueB  3:05}
系統(tǒng)C key 1 {valueC  3:10}

那么，假設(shè)這會(huì)系統(tǒng)B先搶到鎖，將key1設(shè)置為{valueB 3:05}。接下來(lái)系統(tǒng)A搶到鎖，發(fā)現(xiàn)自己的valueA的時(shí)間戳早于緩存中的時(shí)間戳，那就不做set操作了。以此類(lèi)推。

其他方法，比如利用隊(duì)列，將set方法變成串行訪問(wèn)也可以。總之，靈活變通。

到此，相信大家對(duì)“分布式之redis有哪些優(yōu)缺點(diǎn)”有了更深的了解，不妨來(lái)實(shí)際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢(xún)，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！