Redis是一款内存高速缓存数据库，使用C语言编写，是一个key-value存储系统，可持久化保存。
可用于缓存，高速队列，事件发布或订阅等场景。

一、redis基础数据类型

1、String字符串

1. 存储的数据类型
   字符串、整数或浮点数。
   对整个字符串或字符串的一部分进行操作；对整数或浮点数进行自增或自减操作。

2. 使用场景
   （1）缓存： 把常用信息（字符串，图片或者视频等信息）放到redis中，redis作为缓存层，mysql做持久化层，降低mysql的读写压力。
   （2）计数器：redis是单线程模型，一个命令执行完才会执行下一个。

注意：String字符串是二进制安全的，所以可以包含任何数据，比如图片、视频或者序列化的对象，最大能存储512M。

2、List列表

1. 存储的数据类型
   双向链表。
   可以实现栈和队列的功能。

2. 使用场景
   （1）消息队列

3、Set集合

1. 存储的数据类型
   String 类型的无序集合，集合中的元素不能重复。
   Redis 中集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是 O(1)。

2. 使用场景
   （1）点赞，或点踩，收藏

4、Zset有序集合

1. 存储的数据类型
   String 类型的有序集合，集合中的元素不能重复。每个元素都会关联一个 double 类型的分数，通过这个分数进行排序。

2. 使用场景
   （1）排行榜：榜单可以按照用户关注数，更新时间，字数等打分，做排行。

5、Hash散列

1. 存储的数据类型
   key-value类型的数据，hash特别适合用于存储对象。

2. 使用场景
   （1）缓存：相比String更节省空间的维护缓存信息，如用户信息。

二、持久化：RDB和AOF机制详解

为了防止数据丢失以及服务重启时能够恢复数据，Redis支持数据的持久化，主要分为两种方式，分别是RDB和AOF; 当然实际场景下还会使用这两种的混合模式。

1、RDB

RDB持久化是把当前进程数据生成快照保存到磁盘上的过程。

优点：
（1）RDB恢复数据比AOF快。

缺点：
（1）两次快照之间的数据可能会因为系统宕机等问题无法持久化。

2、AOF

redis执行命令，先把数据写入内存，再把命令记录到磁盘上的日志。
为什么AOF是先写数据，再记日志（大多数数据库都是先记日志，再写数据，比如mysql）？
好处：
（1）记日志的时候，就不用再去对命令进行语法检查。
（2）不会阻塞当前的写操作。
问题：
（1）如果在写入数据和记日志之间系统宕机，那么就会丢失数据。

优点：
（1）实现了秒级的持久化。

缺点：
（1）AOF恢复数据比RDB慢。日志文件大，所以redis有重写机制对AOF日志进行瘦身。

3、RDB+AOF

内存快照以一定的频率执行，在两次快照之间，使用AOF日志记录这期间的所有命令操作。在第二次快照之后，之前的AOF日志就可以删掉了。

恢复数据，优先AOF，后RDB。

三、发布订阅

Redis发布订阅(pub/sub)是一种消息通信模式：发送者(pub)发送消息，订阅者(sub)接收消息。

1、基于频道(Channel)的发布/订阅

发布者可以向指定的频道(channel)发送消息。
订阅者可以订阅一个或者多个频道(channel)，所有订阅此频道的订阅者都会收到此消息。

注意：发出去的消息不会被持久化，也就是订阅者订阅某频道后，只能接收到后续发布到该频道的消息，之前的就接收不到了。

2、基于模式(pattern)的发布/订阅

如果有一个频道匹配了一个模式，那么这个频道在给它的订阅者发消息时，也会给该模式的订阅者发消息。

四、事务

Redis 事务的本质是一组命令的集合。一个事务中会执行多个命令，这些命令会按照顺序串行化的执行，其他客户端提交的命令请求不会插入到事务执行命令序列中。
编译器错误会回滚（语法错误），运行时错误不会回滚（操作类型错误），会继续执行下面的命令。
注： 原子性通过CAS实现。

五、主从复制

要避免单点故障，保证高可用，所以Redis 提供了主从复制机制。
主从复制，是指将一台Redis服务器的数据，复制到其他的Redis服务器。前者称为主节点(master)，后者称为从节点(slave)；数据的复制是单向的，只能由主节点到从节点。

主从复制的作用：

1. 热备份
2. 故障恢复：当主节点出现问题时，可以由从节点提供服务，实现快速的故障恢复。
3. 负载均衡：在主从复制的基础上，配合读写分离，可以由主节点提供写服务，由从节点提供读服务，分担服务器负载，提高Redis服务的并发量。

主从库之间采用的是读写分离的方式：

• 读操作：主库、从库都可以接收；
• 写操作：首先到主库执行，然后主库将写操作同步给从库。

主从复制有全量复制（RDB）和增量复制两种。
主从复制原理

为什么全量复制使用RDB而不使用AOF？

1. RDB的日志文件比AOF的日志文件小，所以传输快。
2. RDB恢复数据快。

六、哨兵机制

在 Redis 主从集群中，哨兵机制是实现主从库自动切换的关键机制，它有效地解决了主从复制模式下故障转移的问题。
哨兵通过发送命令，等待主从库响应，从而监控主从库的运行状态。
当哨兵检测到主库宕机，会自动将某个从库切换成主库，然后通过发布订阅的方式通知其他的从库，让它们切换主库。

七、问题

1. Redis 为何这么快？
   基于内存。

2. 为何使用单线程？
   因为 Redis 是基于内存的操作，CPU 不会成为 Redis 的瓶颈，而对Redis影响最大的可能是机器内存的大小或者网络带宽。且单线程实现简单。

3. 缓存穿透
   原因：查询数据在缓存和数据库中都没有，如果攻击者一直高频率的查询此类数据，那么就会对数据库造成巨大压力。
   解决方案：
   （1）即使在数据库中没有查到数据，也以key-null的形式放到缓存中。
   （2）key 值校验（布隆过滤器）。

4. 缓存击穿
   原因：查询数据在缓存中没有，在数据库中有，但是因为并发用户量太多，导致并发查询数据库时，对数据库造成巨大压力。
   解决方案：
   （1）热点数据永不过期。
   （2）加互斥锁。
   （3）熔断降级。

5. 缓存雪崩
   原因：同一时间，大批量缓存到期，但是此时查询量很大，对数据库造成巨大压力。与缓存击穿的区别是，缓存击穿是一条数据，缓存雪崩是大批量数据。
   解决方案：
   （1）热点数据永不过期。
   （2）随机分散过期时间。

6. 缓存污染
   原因：某些数据被放到缓存后，很少再被使用，这就造成了资源浪费。
   解决方案：
   （1）LRU：根据时效性去判断，淘汰最早查询的数据。但是如果一次查询大量数据放到缓存，且这些数据是不被经常使用的，LRU策略就不能及时的淘汰这些数据，造成缓存空间的浪费。
   （2）LFU：优先判断被查询的次数，淘汰次数小的数据。如果次数一样，再根据时效性去判断。
   缓存篇（05）缓存被污染了，该怎么办？

参考文档