redis缓存原理

redis缓存原理,第1张

1、Redis是一种内存高速cache,如果使用redis缓存,那经常被访问的内容会被缓存在内存中,需要使用的时候直接从内存调取,不知道比硬盘调取快了多少倍,并且支持复杂的数据结构,应用于许多高并发的场景中。

2、Redis支持主从同步。数据可以从主服务器向任意数量的从服务器上同步,从服务器可以是关联其他从服务器的主服务器。这使得Redis可执行单层树复制。存盘可以有意无意的对数据进行写操作。由于完全实现了发布/订阅机制,使得从数据库在任何地方同步树时,可订阅一个频道并接收主服务器完整的消息发布记录。同步对读取操作的可扩展性和数据冗余很有帮助。zset是set的一个升级版本,他在set的基础上增加了一个顺序属性,这一属性在添加修改元素的时候可以指定,每次指定后,zset会自动重新按新的值调整顺序。可以理解了有两列的mysql表,一列存value,一列存顺序。操作中key理解为zset的名字。

标签: redis 缓存 主从 哨兵 集群

本文简单的介绍redis三种模式在linux的安装部署和数据存储的总结,希望可以相互交流相互提升。

对于Centos7在安装redis之前需要进行一些常用工具的安装:

关闭防火墙

正式安装redis

在redis进行maketest时候会出现一系列的异常,有如下解决方案:

用redis-server启动一下redis,做一些实验没什么意义。

要把redis作为一个系统的daemon进程去运行的,每次系统启动,redis进程一起启动,操作不走如下:

RDB和AOF是redis的一种数据持久化的机制。 持久化 是为了避免系统在发生灾难性的系统故障时导致的系统数据丢失。我们一般会将数据存放在本地磁盘,还会定期的将数据上传到云服务器。

RDB  是redis的snapshotting,通过redis.conf中的save配置进行设置,如 save 60 1000:

AOF  是以appendonly方式进行数据的储存的,开启AOF模式后,所有存进redis内存的数据都会进入os cache中,然后默认1秒执行一次fsync写入追加到appendonly.aof文件中。一般我们配置redis.conf中的一下指令:

AOF和RDB模式我们一般在生产环境都会打开,一般而言,redis服务挂掉后进行重启会优先家在aof中的文件。

当启动一个slave node的时候,它会发送一个PSYNC命令给master node,如果这是slave node重新连接master node,那么master node仅仅会复制给slave部分缺少的数据否则如果是slave node第一次连接master node,那么会触发一次full resynchronization

开始full resynchronization的时候,master会启动一个后台线程,开始生成一份RDB快照文件,同时还会将从客户端收到的所有写命令缓存在内存中。RDB文件生成完毕之后,master会将这个RDB发送给slave,slave会先写入本地磁盘,然后再从本地磁盘加载到内存中。然后master会将内存中缓存的写命令发送给slave,slave也会同步这些数据。

slave node如果跟master node有网络故障,断开了连接,会自动重连。master如果发现有多个slave node都来重新连接,仅仅会启动一个rdb save操作,用一份数据服务所有slave node。

从redis 2.8开始,就支持主从复制的断点续传,如果主从复制过程中,网络连接断掉了,那么可以接着上次复制的地方,继续复制下去,而不是从头开始复制一份。

master node会在内存中常见一个backlog,master和slave都会保存一个replica offset还有一个master id,offset就是保存在backlog中的。如果master和slave网络连接断掉了,slave会让master从上次的replica offset开始继续复制,但是如果没有找到对应的offset,那么就会执行一次resynchronization。

master在内存中直接创建rdb,然后发送给slave,不会在自己本地落地磁盘了,可以有如下配置:

slave不会过期key,只会等待master过期key。如果master过期了一个key,或者通过LRU淘汰了一个key,那么会模拟一条del命令发送给slave。

在redis.conf配置文件中,上面的参数代表至少需要3个slaves节点与master节点进行连接,并且master和每个slave的数据同步延迟不能超过10秒。一旦上面的设定没有匹配上,则master不在提供相应的服务。

sdown达成的条件很简单,如果一个哨兵ping一个master,超过了 is-master-down-after-milliseconds 指定的毫秒数之后,就主观认为master宕机

sdown到odown转换的条件很简单,如果一个哨兵在指定时间内,收到了 quorum 指定数量的其他哨兵也认为那个master是sdown了,那么就认为是odown了,客观认为master宕机

如果一个slave跟master断开连接已经超过了down-after-milliseconds的10倍,外加master宕机的时长,那么slave就被认为不适合选举为master

(down-after-milliseconds * 10) + milliseconds_since_master_is_in_SDOWN_state

每次一个哨兵要做主备切换,首先需要quorum数量的哨兵认为odown,然后选举出一个slave来做切换,这个slave还得得到majority哨兵的授权,才能正式执行切换;

(2)SENTINEL RESET *,在所有sentinal上执行,清理所有的master状态

(3)SENTINEL MASTER mastername,在所有sentinal上执行,查看所有sentinal对数量是否达成了一致

4.3.2 slave的永久下线

让master摘除某个已经下线的slave:SENTINEL RESET mastername,在所有的哨兵上面执行.

redis的集群模式为了解决系统的横向扩展以及海量数据的存储问题,如果你的数据量很大,那么就可以用redis cluster。

redis cluster可以支撑N个redis master,一个master上面可以挂载多个slave,一般情况我门挂载一个到两个slave,master在挂掉以后会主动切换到slave上面,或者当一个master上面的slave都挂掉后,集群会从其他master上面找到冗余的slave挂载到这个master上面,达到了系统的高可用性。

2.1 redis cluster的重要配置

2.2 在三台机器上启动6个redis实例

将上面的配置文件,在/etc/redis下放6个,分别为: 7001.conf,7002.conf,7003.conf,7004.conf,7005.conf,7006.conf

每个启动脚本内,都修改对应的端口号

2.3 创建集群

解决办法是 先安装rvm,再把ruby版本提升至2.3.3

使用redis-trib.rb命令创建集群

--replicas: 表示每个master有几个slave

redis-trib.rb check 192.168.31.187:7001 查看状体

3.1 加入新master

以上相同配置完成后,设置启动脚本进行启动;然后用如下命令进行node节点添加:

3.2 reshard一些数据过去

3.3 添加node作为slave

3.4 删除node

通常来说,当数据多、并发量大的时候,架构中可以引入Redis,帮助提升架构的整体性能,减少Mysql(或其他数据库)的压力,但不是使用Redis,就不用MySQL。

因为Redis的性能十分优越,可以支持每秒十几万此的读/写操作,并且它还支持持久化、集群部署、分布式、主从同步等,Redis在高并发的场景下数据的安全和一致性,所以它经常用于两个场景:

缓存

判断数据是否适合缓存到Redis中,可以从几个方面考虑: 会经常查询么?命中率如何?写操作多么?数据大小?

我们经常采用这样的方式将数据刷到Redis中:查询的请求过来,现在Redis中查询,如果查询不到,就查询数据库拿到数据,再放到缓存中,这样第二次相同的查询请求过来,就可以直接在Redis中拿到数据;不过要注意【缓存穿透】的问题。

缓存的刷新会比较复杂,通常是修改完数据库之后,还需要对Redis中的数据进行操作;代码很简单,但是需要保证这两步为同一事务,或最终的事务一致性。

高速读写

常见的就是计数器,比如一篇文章的阅读量,不可能每一次阅读就在数据库里面update一次。

高并发的场景很适合使用Redis,比如双11秒杀,库存一共就一千件,到了秒杀的时间,通常会在极为短暂的时间内,有数万级的请求达到服务器,如果使用数据库的话,很可能在这一瞬间造成数据库的崩溃,所以通常会使用Redis(秒杀的场景会比较复杂,Redis只是其中之一,例如如果请求超过某个数量的时候,多余的请求就会被限流)。

这种高并发的场景,是当请求达到服务器的时候,直接在Redis上读写,请求不会访问到数据库;程序会在合适的时间,比如一千件库存都被秒杀,再将数据批量写到数据库中。

所以通常来说,在必要的时候引入Redis,可以减少MySQL(或其他)数据库的压力,两者不是替代的关系

我将持续分享Java开发、架构设计、程序员职业发展等方面的见解,希望能得到你的关注。

Redis和MySQL的应用场景是不同的。

通常来说,没有说用Redis就不用MySQL的这种情况。

因为Redis是一种非关系型数据库(NoSQL),而MySQL是一种关系型数据库。

和Redis同类的数据库还有MongoDB和Memchache(其实并没有持久化数据)

那关系型数据库现在常用的一般有MySQL,SQL Server,Oracle。

我们先来了解一下关系型数据库和非关系型数据库的区别吧。

1.存储方式

关系型数据库是表格式的,因此存储在表的行和列中。他们之间很容易关联协作存储,提取数据很方便。而Nosql数据库则与其相反,他是大块的组合在一起。通常存储在数据集中,就像文档、键值对或者图结构。

2.存储结构

关系型数据库对应的是结构化数据,数据表都预先定义了结构(列的定义),结构描述了数据的形式和内容。这一点对数据建模至关重要,虽然预定义结构带来了可靠性和稳定性,但是修改这些数据比较困难。而Nosql数据库基于动态结构,使用与非结构化数据。因为Nosql数据库是动态结构,可以很容易适应数据类型和结构的变化。

3.存储规范

关系型数据库的数据存储为了更高的规范性,把数据分割为最小的关系表以避免重复,获得精简的空间利用。虽然管理起来很清晰,但是单个操作设计到多张表的时候,数据管理就显得有点麻烦。而Nosql数据存储在平面数据集中,数据经常可能会重复。单个数据库很少被分隔开,而是存储成了一个整体,这样整块数据更加便于读写

4.存储扩展

这可能是两者之间最大的区别,关系型数据库是纵向扩展,也就是说想要提高处理能力,要使用速度更快的计算机。因为数据存储在关系表中,操作的性能瓶颈可能涉及到多个表,需要通过提升计算机性能来克服。虽然有很大的扩展空间,但是最终会达到纵向扩展的上限。而Nosql数据库是横向扩展的,它的存储天然就是分布式的,可以通过给资源池添加更多的普通数据库服务器来分担负载。

5.查询方式

关系型数据库通过结构化查询语言来操作数据库(就是我们通常说的SQL)。SQL支持数据库CURD操作的功能非常强大,是业界的标准用法。而Nosql查询以块为单元操作数据,使用的是非结构化查询语言(UnQl),它是没有标准的。关系型数据库表中主键的概念对应Nosql中存储文档的ID。关系型数据库使用预定义优化方式(比如索引)来加快查询操作,而Nosql更简单更精确的数据访问模式。

6.事务

关系型数据库遵循ACID规则(原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)、持久性(Durability)),而Nosql数据库遵循BASE原则(基本可用(Basically Availble)、软/柔性事务(Soft-state )、最终一致性(Eventual Consistency))。由于关系型数据库的数据强一致性,所以对事务的支持很好。关系型数据库支持对事务原子性细粒度控制,并且易于回滚事务。而Nosql数据库是在CAP(一致性、可用性、分区容忍度)中任选两项,因为基于节点的分布式系统中,很难全部满足,所以对事务的支持不是很好,虽然也可以使用事务,但是并不是Nosql的闪光点。

7.性能

关系型数据库为了维护数据的一致性付出了巨大的代价,读写性能比较差。在面对高并发读写性能非常差,面对海量数据的时候效率非常低。而Nosql存储的格式都是key-value类型的,并且存储在内存中,非常容易存储,而且对于数据的 一致性是 弱要求。Nosql无需sql的解析,提高了读写性能。

8.授权方式

大多数的关系型数据库都是付费的并且价格昂贵,成本较大(MySQL是开源的,所以应用的场景最多),而Nosql数据库通常都是开源的。

所以,在实际的应用环境中,我们一般会使用MySQL存储我们的业务过程中的数据,因为这些数据之间的关系比较复杂,我们常常会需要在查询一个表的数据时候,将其他关系表的数据查询出来,例如,查询某个用户的订单,那至少是需要用户表和订单表的数据。

查询某个商品的销售数据,那可能就会需要用户表,订单表,订单明细表,商品表等等。

而在这样的使用场景中,我们使用Redis来存储的话,也就是KeyValue形式存储的话,其实并不能满足我们的需要。

即使Redis的读取效率再高,我们也没法用。

但,对于某些没有关联少,且需要高频率读写,我们使用Redis就能够很好的提高整个体统的并发能力。

例如商品的库存信息,我们虽然在MySQL中会有这样的字段,但是我们并不想MySQL的数据库被高频的读写,因为使用这样会导致我的商品表或者库存表IO非常高,从而影响整个体统的效率。

所以,对于这样的数据,且有没有什么复杂逻辑关系(就只是隶属于SKU)的数据,我们就可以放在Redis里面,下单直接在Redis中减掉库存,这样,我们的订单的并发能力就能够提高了。

个人觉得应该站出来更正一下,相反的数据量大,更不应该用redis。

为什么?

因为redis是内存型数据库啊,是放在内存里的。

设想一下,假如你的电脑100G的资料,都用redis来存储,那么你需要100G以上的内存!

使用场景

Redis最明显的用例之一是将其用作缓存。只是保存热数据,或者具有过期的cache。

例如facebook,使用Memcached来作为其会话缓存。

总之,没有见过哪个大公司数据量大了,换掉mysql用redis的。

题主你错了,不是用redis代替MySQL,而是引入redis来优化。

BAT里越来越多的项目组已经采用了redis+MySQL的架构来开发平台工具。

如题主所说,当数据多的时候,MySQL的查询效率会大打折扣。我们通常默认如果查询的字段包含索引的话,返回是毫秒级别的。但是在实际工作中,我曾经遇到过一张包含10个字段的表,1800万+条数据,当某种场景下,我们不得不根据一个未加索引的字段进行精确查询的时候,单条sql语句的执行时长有时能够达到2min以上,就更别提如果用like这种模糊查询的话,其效率将会多么低下。

我们最开始是希望能够通过增加索引的方式解决,但是面对千万级别的数据量,我们也不敢贸然加索引,因为一旦数据库hang住,期间的所有数据库写入请求都会被放到等待队列中,如果请求是通过http请求发过来的,很有可能导致服务发生分钟级别的超时不响应。

经过一番调研,最终敲定的解决方案是引入redis作为缓存。redis具有运行效率高,数据查询速度快,支持多种存储类型以及事务等优势,我们把经常读取,而不经常改动的数据放入redis中,服务器读取这类数据的时候时候,直接与redis通信,极大的缓解了MySQL的压力。

然而,我在上面也说了,是redis+MySQL结合的方式,而不是替代。原因就是redis虽然读写很快,但是不适合做数据持久层,主要原因是使用redis做数据落盘是要以效率作为代价的,即每隔制定的时间,redis就要去进行数据备份/落盘,这对于单线程的它来说,势必会因“分心”而影响效率,结果得不偿失。

楼主你好,首先纠正下,数据多并不是一定就用Redis,Redis归属于NoSQL数据库中,其特点拥有高性能读写数据速度,主要解决业务效率瓶颈。下面就详细说下Redis的相比MySQL优点。( 关于Redis详细了解参见我近期文章:https://www.toutiao.com/i6543810796214813187/ )

读写异常快

Redis非常快,每秒可执行大约10万次的读写速度。

丰富的数据类型

Redis支持丰富的数据类型,有二进制字符串、列表、集合、排序集和散列等等。这使得Redis很容易被用来解决各种问题,因为我们知道哪些问题可以更好使用地哪些数据类型来处理解决。

原子性

Redis的所有操作都是原子操作,这确保如果两个客户端并发访问,Redis服务器能接收更新的值。

丰富实用工具 支持异机主从复制

Redis支持主从复制的配置,它可以实现主服务器的完全拷贝。

以上为开发者青睐Redis的主要几个可取之处。但是,请注意实际生产环境中企业都是结合Redis和MySQL的特定进行不同应用场景的取舍。 如缓存——热数据、计数器、消息队列(与ActiveMQ,RocketMQ等工具类似)、位操作(大数据处理)、分布式锁与单线程机制、最新列表(如新闻列表页面最新的新闻列表)以及排行榜等等 可以看见Redis大显身手的场景。可是对于严谨的数据准确度和复杂的关系型应用MySQL等关系型数据库依然不可替。

web应用中一般采用MySQL+Redis的方式,web应用每次先访问Redis,如果没有找到数据,才去访问MySQL。

本质区别

1、mysql:数据放在磁盘 redis:数据放在内存。

首先要知道mysql存储在磁盘里,redis存储在内存里,redis既可以用来做持久存储,也可以做缓存,而目前大多数公司的存储都是mysql + redis,mysql作为主存储,redis作为辅助存储被用作缓存,加快访问读取的速度,提高性能。

使用场景区别

1、mysql支持sql查询,可以实现一些关联的查询以及统计;

2、redis对内存要求比较高,在有限的条件下不能把所有数据都放在redis;

3、mysql偏向于存数据,redis偏向于快速取数据,但redis查询复杂的表关系时不如mysql,所以可以把热门的数据放redis,mysql存基本数据。

mysql的运行机制

mysql作为持久化存储的关系型数据库,相对薄弱的地方在于每次请求访问数据库时,都存在着I/O操作,如果反复频繁的访问数据库。第一:会在反复链接数据库上花费大量时间,从而导致运行效率过慢;第二:反复地访问数据库也会导致数据库的负载过高,那么此时缓存的概念就衍生了出来。

Redis持久化

由于Redis的数据都存放在内存中,如果没有配置持久化,redis重启后数据就全丢失了,于是需要开启redis的持久化功能,将数据保存到磁盘上,当redis重启后,可以从磁盘中恢复数据。redis提供两种方式进行持久化,一种是RDB持久化(原理是将Reids在内存中的数据库记录定时dump到磁盘上的RDB持久化),另外一种是AOF(append only file)持久化(原理是将Reids的操作日志以追加的方式写入文件)。

redis是放在内存的~!

数据量多少绝对不是选择redis和mysql的准则,因为无论是mysql和redis都可以集群扩展,约束它们的只是硬件(即你有没有那么多钱搭建上千个组成的集群),我个人觉得数据读取的快慢可能是选择的标准之一,另外工作中往往是两者同是使用,因为mysql存储在硬盘,做持久化存储,而redis存储在内存中做缓存提升效率。

关系型数据库是必不可少的,因为只有关系型数据库才能提供给你各种各样的查询方式。如果有一系列的数据会频繁的查询,那么就用redis进行非持久化的存储,以供查询使用,是解决并发性能问题的其中一个手段


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