Redis实用功能汇总

特征

• k-v型数据库，value支持多种不同的数据结构，功能丰富
• 单线程，每个命令具有原子性
• 低延迟，速度快（基于内存，io多路复用，良好的编码）
• 支持数据的持久化
• 支持主从集群，分片集群
• 支持多语言客户端

Redis命令

redis客户端

redis-cli -h 192.168.150.101 -p 6379 -a 密码
1

redis数据类型

key为string类型，但是value类型多种多样

基本类型

• string类型：hello world
• hash类型：{“name”:“Tom”,age:21}
• List类型：[A,B,C]
• Set类型：{A,B,C}
• SortedSet类型：{A:1,B:2,C:3}

特殊类型

• GEO：{A:(1,2)}
• BitMap：01011001
• HyperLog：01011001

redis命令

key命令

• 查询所有key

keys *
1

• 删除key

DEL k1 k2 k3 k4
1

• 判断key是否存在

EXISTS key
1

• 给key设置有效期

EXPIRE key second
1

• 查看key有效期

TTL key
1

String类型value命令

• set设置键值对

set name Tom
1

• get获取键值对

get name
1

• mset批量设置键值对

mset k1 v1 k2 v2 
1

• mget批量获取键值对

mset k1 v1 k2 v2 
1

• incr 让整型的key自增1

incr key
1

• incrby 让整型的key自增指定步长

incrby key 3
1

• setnx 添加一个String类型的键值对，若key存在则不执行

setnx key value
1

• setex 添加一个String类型的键值对，并设置有效期

setex key second value
1

key的层级格式

有时候会遇到这样的问题，商品存在id，角色存在id，那么key如果都叫id的话没有办法进行区分。这边统一做了个命名规范，用：来进行层级划分。

如：项目名:业务名:类型:id

hash类型value命令

• hset 添加hash类型的key的field值

hset key field value
1

• hget 获取hash类型的key的field值

hget key field
1

• hmset 批量添加hash类型的key的field值

hmset key f1 v1 f2 v2
1

• hmget 批量查看hash类型的key的field值

hmget key f1 f2 f3
1

• hgetall 获取key下的所有键值对

hgetall key
1

• hkeys 获取hash类型key中所有field

hkeys key
1

• hvals 获取hash类型key中所有values

hvals key
1

• hsetnx 添加一个hash类型的key的field值，前提是field不存在，否则不执行

hsetnx key field value
1

List类型value命令

list可以看成数据结构中的双向链表

• lpush key element… 向列表左侧插入1个或者多个元素
• lpop key 移除并返回列表左侧的第一个元素，没有则返回nil
• rpush key element… 向列表右侧插入1个或者多个元素
• rpop key 移除并返回列表右侧的第一个元素
• lrange key start end 返回角标范围内所有元素

Set类型value命令

可以看成java中hashset的结构

• saad key member… 向set中添加一个或者多个元素
• srem key member… 移除set中指定元素
• scard key 返回set中元素的个数
• sismember key member 判断元素是否在集合中
• smembers 获取set中的所有元素
• sinter key1 key2 求key1与key2的交集
• sdiff key1 key2 求key1与key2的差集

SortedSet类型value命令

特性：

1. 可排序
2. 元素不重复
3. 查询速度快

每个元素都会关联一个 double 类型的分数。redis 正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。

• zaad key score member… 添加一个或者多个元素到SortedSet中，如果已存在则更新score值
• zrem key member… 移除SortedSet中指定元素
• zscore key member 获取SortedSet中指定score值
• zrank key member 获取SortedSet中指定元素排名
• zcard key 获取SortedSet中元素的个数
• scard key 返回set中元素的个数
• zcount key min max 统计score在指定范围内的所有元素个数
• zrange key min max 按照score排序后返回指定排名范围内元素
• zrangebyscore key min max 按照score排序后返回指定score范围内元素
• zdiff , zinter, zunion 求差集、交集、并集

缓存更新策略

主动更新策略一般有如下方案：

1. cache aside pattern：由缓存调用者在更新数据库的时候同时更新缓存。
2. read/write through pattern：缓存与数据库整合为1个服务，由服务来维护一致性。
3. write behind caching pattern：调用者之操作缓存，同步数据库操作由定时任务异步执行。

cache aside pattern

问题1：更新数据库时删除缓存还是更新缓存？
- 更新：每次更新数据库更新缓存，无效写操作多
- 删除：更新数据库时让缓存失效，查询时再更新缓存（推荐）

问题2：如何保证数据库操作和缓存操作同时成功或者失败？
- 单体：将缓存与数据库操作放在同一个事物
- 分布式：利用TCC等分布式事务的方案

问题3：如何保证线程安全问题？
- 先写数据库再写缓存，这种方案出现线程安全问题的概率小。

read/write through pattern

本质也是自己实现一个cache aside pattern服务

优点：解耦，支持分布式场景
缺点：维护成本比较高

write behind caching pattern

优点：读写速度快
缺点：异步会导致缓存与数据库数据不一致

缓存穿透

定义：指的是客户端请求的数据在缓存中和数据库中都不存在，这样缓存永远不会生效，这些请求全部都打到数据库。
解决方案：

• 缓存空对象：一旦业务逻辑识别到缓存与数据库中都不存在，那么缓存中该key存空值

  • 优点：实现简单，维护方便
  • 缺点：
    • 额外内存消耗
    • 可能造成短期不一致

• 布隆过滤
  https://blog.csdn.net/qq_40124555/article/details/122810154
  

一般使用方案1

缓存雪崩

定义：同一时段大量缓存的key同时失效或者redis服务宕机，导致大量请求到达数据库带来压力。

解决方案：

• 不同key的ttl添加随机值
• 利用redis集群提高服务可用性
• 给缓存业务添加降级限流策略
• 给业务添加多级缓存

缓存击穿

定义：也称为热点key问题，一个被高并发访问并且缓存重建业务较复杂的key突然失效，无数的请求访问会在瞬间给数据库带来巨大的冲击。

解决方案：

• 设置热点数据永远不过期（可以判断当前key快要过期时，通过后台异步线程在重新构建缓存）
• 接口限流与熔断，降级。重要的接口一定要做好限流策略，防止用户恶意刷接口，同时要降级准备，当接口中的某些服务不可用时候，进行熔断，失败快速返回机制。
• 设置互斥锁。在并发的多个请求中，只有第一个请求线程能拿到锁并执行数据库查询操作，其他的线程拿不到锁就阻塞等着，等到第一个线程将数据写入缓存后，直接走缓存。
  （可以使用 Redis 分布式锁）
  （1） 就是在缓存失效的时候（判断拿出来的值为空），不是立即去load db。
  （2） 先使用缓存工具的某些带成功操作返回值的操作（比如Redis的SETNX）去set一个互斥锁。
  （3） 当操作返回成功时，再进行load db的操作，并回设缓存,最后删除mutex key；
  （4） 当操作返回失败，证明有线程在load db，当前线程睡眠一段时间再重试整个get缓存的方法。

分布式锁

实现原理

实现分布式锁的基本方法：

• 获取锁
  setnx lock thread1
  设置超时时间，保证服务挂了后不至于死锁
  set lock thread1 EX 10 NX

• 释放锁
  del lock

redis实现分布式锁主要依赖的是redis命令原子性的特性

但是这么实现分布式锁存在问题, 也就是超时释放锁的逻辑，假如线程阻塞了，在ttl时间内业务没有执行完就把锁给释放了，就存在问题了。

所以解决这个问题的关键在于释放锁的时候，锁的标识是否与线程的一致。

实现方案是在获取锁的时候存入线程id，在释放锁的时候先判断当前线程id与存的id是否一致，如果一直则进行锁释放，如果不一致则不释放锁

到这边还不够，判断锁标识和释放锁这两个动作必须是原子操作。

解决方案：

• 业务代码给这两个动作加锁（不推荐，消耗资源特别大）
• redis提供的lua脚本编写多条redis命令，确保多条命令执行的原子性。（推荐）写好脚本后，使用eval命令来调用脚本
  

通用包

如java语言redission

消息队列

消息队列：存储和管理消息，也称为消息代理。
生产者：发送消息到消息队列。
消费者：从消息队列获取消息并处理消息。

redis提供3种不同方式实现消息队列：

• list:基于list实现消息队列
• PubSub：基于点对点的消息模型
• Stream：比较完善的消息模型

List消息队列

• 阻塞版本实现：使用LPUSH+BRPOP命令进行实现
• 非阻塞版本实现：使用LPUSH+RPOP命令进行实现

优点：

• 基于redis持久化机制，数据安全性有保障
• 可以满足消息的有序性

缺点：

• 无法避免消息的丢失
• 只支持单消费者

PubSub消息队列

PubSub是redis2.0版本引入的消息传递模型。消费者可以订阅多个channal，生产者向对应的channal发送消息后，所有订阅者都能收到相关消息。（发布订阅模型）

• subscriibe channel :订阅1个或者多个频道
• publish channel msg：向1个频道发送消息
• psubscriibe pattern：订阅与pattern格式匹配的所有频道

优点：

• 采用发布订阅模型，多生产多消费

缺点：

• 不支持数据持久化
• 无法避免消息丢失
• 消息堆积有上限，超出时数据丢失

Stream单消费模式

Stream是redis5.0版本引入的新数据类型，可以实现很完善的消息队列

发送消息

读取消息

特点：

1. 消息可回溯
2. 一个消息可以被多个消费者读取
3. 可以阻塞读取
4. 有消息漏读的风险

Stream消费者组模式

Redis持久化

RDB

RDB全称redis database backup file(redis数据备份文件)，也被叫做redis数据快照。简单说就是把内存中所有数据存储到磁盘中。当redis实例故障重启后，从磁盘读取快照文件，恢复数据。

命令：

• save命令，由redis主进程来执行rdb，会阻塞所有命令
• bgsave命令，由后台执行save操作

save 900 1 # 900秒内，如果至少有1个key被修改，则执行bgsave
1

缺点：如果你对数据的完整性非常敏感，那么RDB 方式就不太适合你，因为即使你每5 分钟都持久化一次，当Redis 故障时，仍然会有近5 分钟的数据丢失。

AOF

AOF全称Append Only File(追加文件)。redis处理的每一个写命令都会记录在AOF文件中，可以看作是命令日志文件。

缺点：在同样数据规模的情况下，AOF文件要比RDB文件的体积大。而且，AOF 方式的恢复速度也要慢于RDB 方式。

主从哨兵机制

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