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Redis知识点

2021-11-29 17:03:28   0  举报

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AI智能生成

Redis缓存相关知识点

redis

缓存

后端面试

学习总结

Redis

作者其他创作

大纲/内容

关于网络IO

网络IO的本质是socket的读取，socket在linux系统被抽象为流，IO可以理解为对流的操作，
对于一次IO访问（以read举例），数据会先被拷贝到操作系统内核的缓冲区中，然后才会从操作系统内核的缓冲区拷贝到应用程序的地址空间

所以IO操作可以分为两部分

第一阶段：等待数据准备 (Waiting for the data to be ready)。

第二阶段：将数据从内核拷贝到进程中

对于IO的实现方式--socket 而言，也是两部分：

第一步：通常涉及等待网络上的数据分组到达，然后被复制到内核的某个缓冲区。

第二步：把数据从内核缓冲区复制到应用进程缓冲区。

IO模型的类型：

同步模型（synchronous IO）

异步IO（asynchronous IO）

阻塞IO（bloking IO）

非阻塞IO（non-blocking IO）

多路复用IO（multiplexing IO）

由于同步非阻塞方式需要不断主动轮询，轮询占据了很大一部分过程，轮询会消耗大量的CPU时间，
而 “后台” 可能有多个任务在同时进行，人们就想到了循环查询多个任务的完成状态，
只要有任何一个任务完成，就去处理它。如果轮询不是进程的用户态，而是有人帮忙就好了。
那么这就是所谓的 “IO 多路复用”。UNIX/Linux 下的 select、poll、epoll 就是干这个的
（epoll 比 poll、select 效率高，做的事情是一样的）

FD：File Descriptor，文件描述符，判断文件是否可读、可写。
IO多路复用的底层select 就是根据FD的状态来做判断的

信号驱动式IO（signal-driven IO）

数据结构

Redis 使用数组作为其存储结构，value是数组元素，key是数组索引

几个核心的数据结构

typedef struct redisDb {
dict *dict; //存储了key和value
dict *expires; //存储了key的过期信息
dict *watched_keys; //被wathch 的key
int id; //数据库id
.......
} redisDb;

typedef struct dict {
    //（dict hash table）存储数据的 hash 表
    // 数据在ht[0]中，ht[1]在 rehash 时会被使用
    dictht ht[2];
} dict;

typedef struct dictht {
// 哈希表节点的指针数组
// key 的哈希值最终映射到这个数组的某个位置上
dictEntry **table;
} dictht;

typedef struct dictEntry {
    void *key; // 键, void 代表任意类型
    union { // 值，union表示结构内的数据类型是同一种
        void *val;
        uint64_t u64;
        int64_t s64;
    } v;
    struct dictEntry *next; // 链往后继节点
} dictEntry;

key

key 索引了 value 在内存中的位置，通过对客户端的 rehash 来存储或查找key

key在请求过来的时候会判断是否过期，过期会被移除

value

string

SDS（动态字符串）

// 3.0
struct sdshdr {
    unsigned int len;// 记录buf数组中已使用字节的数量，即SDS所保存字符串的长度
    unsigned int free;// 记录buf数据中未使用的字节数量
    char buf[];// 字节数组，用于保存字符串
};

//3.0 之后会根据字符长度选择不同的构造
static inline char sdsReqType(size_t string_size) {
    if (string_size < 1<<5)  // 32
        return SDS_TYPE_5;
    if (string_size < 1<<8)  // 256
        return SDS_TYPE_8;
    if (string_size < 1<<16)   // 65536 64k
        return SDS_TYPE_16;
    if (string_size < 1ll<<32)  // 4294967296 4G
        return SDS_TYPE_32;
    return SDS_TYPE_64;
}

list

双向链表

typedef struct listNode {
    struct listNode *prev;// 前置节点
    struct listNode *next;// 后置节点
    void *value;// 节点值
} listNode;

map

字典

typedef struct dictht {
    dictEntry **table;// 哈希表数组
    unsigned long size;// 哈希表大小
    unsigned long sizemask;// 哈希表大小掩码，用于计算索引值，等于size-1
    unsigned long used;// 哈希表已有节点的数量
} dictht;

set

类似hashset，他是一个value=null的字典

它内部的键值对是无序、唯一的。
它的内部实现相当于一个特殊的字典，字典中所有的 value 都是一个值 NULL

zset

跳跃表

这个数据结构很复杂，zset用这个实现的

Redis要注意的问题

缓存雪崩

原因：Redis宕机或者缓存失效，大量请求会发送到数据库层，导致数据库层的压力激增。

解决方式：
1、让缓存过期时间错开。
2、通过服务降级让一部分请求返回默认值
3、集群配置，防止所有节点宕机

缓存穿透

原因：访问的某个数据，既不在缓存，也不再数据库，这种情况可能是：
1、恶意攻击，专门访问数据库中没有的数据；
2、业务请求的误操作，缓存和数据库中的数据都被误删除了，导致都没有数据；
3、新业务上线时，缓存和数据库都没有用户的业务数据；