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redis相关知识点及面试点有哪些

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四、Redis为什么这么快

1、完全基于内存,绝大部分请求是纯粹的内存操作,非常快速。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、数据结构简单,对数据操作也简单,Redis中的数据结构是专门进行设计的;

3、采用单线程,避免了不必要的上下文切换和竞争条件,也不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗 CPU,不用去考虑各种锁的问题,不存在加锁释放锁操作,没有因为可能出现死锁而导致的性能消耗;

4、使用多路I/O复用模型,非阻塞IO;

5、使用底层模型不同,它们之间底层实现方式以及与客户端之间通信的应用协议不一样,Redis直接自己构建了VM 机制 ,因为一般的系统调用系统函数的话,会浪费一定的时间去移动和请求;

以上几点都比较好理解,下边我们针对多路 I/O 复用模型进行简单的探讨:

(1)多路 I/O 复用模型

多路I/O复用模型是利用 select、poll、epoll 可以同时监察多个流的 I/O 事件的能力,在空闲的时候,会把当前线程阻塞掉,当有一个或多个流有 I/O 事件时,就从阻塞态中唤醒,于是程序就会轮询一遍所有的流(epoll 是只轮询那些真正发出了事件的流),并且只依次顺序的处理就绪的流,这种做法就避免了大量的无用操作。

这里“多路”指的是多个网络连接,“复用”指的是复用同一个线程。采用多路 I/O 复用技术可以让单个线程高效的处理多个连接请求(尽量减少网络 IO 的时间消耗),且 Redis 在内存中操作数据的速度非常快,也就是说内存内的操作不会成为影响Redis性能的瓶颈,主要由以上几点造就了 Redis 具有很高的吞吐量。

缓存穿透:缓存当中没有 数据库当中也没有

解决方法:缓存空对象 布隆过滤器

缓存空对象:如果redis中没有,数据库中也没查到,就在redis中填加一个这个key对应的空对象。下次判断的时候 如果在redis中查到这个空对象,就说明查询不到数据。缺点:会创造大量的空对象,并且还要设置过期时间。

布隆过滤器:

redis相关知识点及面试点有哪些

输入太白  进行三次hash 将得到的值标记为1 其他的以此类推 等以后找的时候也是三次hash 能找到就是可能存在 有一个找不到就是绝对不存在

如果你输入一个不存在的 但是三次hash都为1 还是可能存在的  这时候就属于误触了

误触率跟hash次数和长度有关  布隆过滤器缺点:需要维护 ;不能删除

redis底层保存的数据是位数组

点赞需求以及使用redis的解决思路。第一种点赞需求是比较常规的点赞需求,类似于微博那种点赞模式,用户可以对某条信息点赞、取消点赞、查询是否点赞、被点赞次数等等;第二种点赞稍微特殊,用户可以在一天内对任意用户点赞,取消点赞后不可以再次对同用户点赞,第二天限制解除,可以重新对同一玩家点赞(也就是说点赞是可以累加的),然后还有一个需求是要求可以实时查用户获赞次数全局的排行情况。

需求一解决思路

对于需求一,采用的是redis bitmap来实现。

bitmap简介

bitmap

bitmap是一连串的二进制数字(0,1),每一位所在的位置为偏移(offset),在bitmap上可以执行AND,OR,XOR以及其他操作。

位图计数

位图计数的意思是统计bitmap中值为1的位的个数,位图计数的效率是很高的。

redis bitmap

redis中允许使用二进制的Key和二进制的Value,bitmap就是二进制的Value。

点赞/取消点赞

假设用户的数字id为1000,对照片id为100的照片点赞。首先根据照片id生成赞数据存储的redis key,比如生成策略为like_photo:{photo_id},id为1000的用户点赞,只需要将like_photo:100的第1000位置为1即可(取消赞则置为0)。

redis setbit操作的时间复杂度为O(1),所以这种点赞方式十分高效。

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redis.setbit('like_photo:100', 1000, 1, function(err, ret){    // deal err and ret.});
当前是否点赞

用户打开图片的时候需要查询当前是否点赞过该照片,查询是否点赞可以通过redis getbit操作来实现。比如查询用户id为1000的用户是否点赞过照片id为100的照片,只需要对like_photo:100bitmap的第1000位取值即可。

redis getbit操作的时间复杂度同样是O(1)。

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redis.getbit('like_photo:100', 1000, function(err, liked){    // deal err.    // if liked==1 liked, liked==0 not like yet.});
查询点赞总次数

比如需要显示照片id为100的照片的获赞次数,只需要对like_photo:100bitmap进行位图计数操作即可。

redis bitcount操作的时间复杂度虽然是O(N)的,但是大部分数据量的情况下是不需要担心bitcount效率问题的。

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redis.bitcount('like_photo:100', function(err, likeCnt){    // deal with err and likeCnt.});

缓存击穿:数据库有数据 但是缓存中没数据或者缓存的数据恰好失效的时候 突然大量的访问过来  此时会访问数据造成数据库崩溃

解决方法  分布式锁

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99个请求过来的时候  先放行一个进去   此时在redis中没有缓存 然后会新建一个  然后解锁 这时候剩下的98个就可以读到缓存了

缓存雪崩  大部分缓存失效 或者redis崩溃了

解决办法 搭建高可用集群 或者过期时间错开

如何保持数据库与缓存一致性

redis和MySQL数据一致性的问题

在这里,我们讨论三种更新策略:

  1. 先更新缓存,再更新数据库

  2. 先更新数据库,再更新缓存

  3. 先删除缓存,再更新数据库

  4. 先更新数据库,再删除缓存

第一种,先更新缓存,再更新数据库

问题:更新缓存成功,更新数据库失败,导致数据不一致。

第二种,先更新数据库,再更新缓存

问题:

1、A更新数据库

2、B更新数据库

3、B写入缓存

4、A写入缓存

出现数据不一致。

考虑另一种情况, 有如下两点:
(1)如果你是一个写数据库场景比较多,而读数据场景比较少的业务需求,采用这种方案就会导致,数据压根还没读到,缓存就被频繁的更新,浪费性能。
(2)如果你写入数据库的值,并不是直接写入缓存的,而是要经过一系列复杂的计算再写入缓存。那么,每次写入数据库后,都再次计算写入缓存的值,无疑是浪费性能的。显然,删除缓存更为适合。

第三种,先删除缓存,再更新数据库。

问题:

1、A删除缓存

2、B查询数据库获取旧值

3、B更新了缓存

4、A更新数据库

出现数据不一致的问题

延时双删

public void write(String key,Object data){
	redis.delKey(key);
	db.updateData(data);
	Thread.sleep(1000);
	redis.delKey(key);
}

问题一:延时双删,演变成了:先更新数据库,再删除缓存。。。。

比如:

1、A删除缓存

2、B查询数据库获取旧值

3、B更新了缓存

4、A更新数据库

5、A延时删缓存

1~3步执行后,数据库和缓存是一致的,相当于没删除。

4~5步:先更新数据库,再删缓存。

所以延时双删演变成了:先更新数据库,再删除缓存。问题还是没解决。。。

为什么?假设,此时,在第4步执行之前,又来了个查询C,C查询到旧值。第6步:C将旧值插入缓存。此时出现缓存和数据库不一致。

延时并不能解决:C插入缓存的操作在第5步后面执行,比如C遇到网络问题、GC问题等。当然这是小概率,但并不代表不存在。

当然,延时越长,这个问题越能规避。如果业务需求不是非常严格,是可以忽略的。

问题二:吞吐量

问题三:数据库更新后,无法保证下一次查询,从缓存获取的值和数据库是一致的。

第四种,先更新数据库,再删除缓存

问题:上面C的查询,已经说明问题了。

出现数据不一致的概率,比较小。采取这个方案,取决于业务需求。

终极方案

请求串行化

真正靠谱的方案:将访问操作串行化

  1. 先删缓存,将更新数据库的操作放进有序队列中

  2. 从缓存查不到的查询操作,都进入有序队列

需要解决的问题:

  1. 读请求积压,大量超时,导致数据库的压力:限流、熔断

  2. 如何避免大量请求积压:将队列水平拆分,提高并行度。

  3. 保证相同请求路由正确。

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