作為Java程序員，在面試過程中，緩存相關(guān)的問題是躲不掉的，肯定會問，例如緩存一致性問題，緩存雪崩、擊穿、穿透等。說到緩存，那肯定少不了Redis，我在面試的時候也是被問了很多關(guān)于Redis相關(guān)的知識，但是Redis的功能太強大了，并不是一時半會兒能掌握好的，因為有些高級特性或是知識平時并不會用到。
所以回答的不好，人家就會覺得你對自己平時使用的工具都沒有了解，自然就涼涼了。其實很早就有這個打算，打算好好總結(jié)一下Redis的知識，但也是由于自己都沒有好好的了解Redis呢，所以一直沒有開始。這次準(zhǔn)備慢慢的來總結(jié)。
Redis是一個由C語言編寫的開源的，基于內(nèi)存，支持多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可持久化的NoSQL數(shù)據(jù)庫。
它速度快主要是有以下幾個原因：
官網(wǎng)上給出單臺Redis的可以達到10w+的QPS的， 一臺服務(wù)器上在使用Redis的時候單核的就夠了，但是目前服務(wù)器都是多核CPU，要想不浪費資源，又能提交效率，可以在一臺服務(wù)器上部署多個Redis實例。
雖然單臺Redis的的性能很好，但是Redis的單節(jié)點并不能保證它不會掛了啊，畢竟單節(jié)點的Redis是有上限的，而且人家單節(jié)點又要讀又要寫，小身板扛不住咋辦，所以為了保證高可用，一般都是做成集群。
主從（Master-Slave）
Redis官方是支持主從同步的，而且還支持從從同步，從從同步也可以理解為主從同步，只不過從從同步的主節(jié)點是另一個主從的從節(jié)點。
有了主從同步的集群，那么主節(jié)點就負責(zé)提供寫操作，而從節(jié)點就負責(zé)支持讀操作。
那么他們之間是如何進行數(shù)據(jù)同步的呢？
如果Slave（從節(jié)點）是第一次跟Master進行連接，
psync；數(shù)組被占滿之后就會覆蓋掉最早之前的數(shù)據(jù)。
所以如果由于網(wǎng)絡(luò)或是其他原因，造成緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)被覆蓋了，那么當(dāng)從節(jié)點處理完主節(jié)點的RDB文件后，就不得不又要進行一全量的RDB文件的復(fù)制，才能保證主從節(jié)點的數(shù)據(jù)一致。
如果不設(shè)置好合理的buffer區(qū)空間，是會造成一個RDB復(fù)制的死循環(huán)。
當(dāng)主從間的數(shù)據(jù)同步完成之后，后面主節(jié)點的每次寫操作就都會同步到從節(jié)點，這樣進行增量同步了。
由于負載的不斷上升就導(dǎo)致了主從之間的延時變大，所以就有了上面我說的從從同步了，主節(jié)點先同步到一部分從節(jié)點，然后由從節(jié)點去同步其他的從節(jié)點。
在Redis從2.8.18開始支持無盤復(fù)制，主節(jié)點通過套接字，一邊遍歷內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，一邊讓數(shù)據(jù)發(fā)送給從節(jié)點，從節(jié)點和之前一樣，先將數(shù)據(jù)存儲在磁盤文件中，然后再一次性加載。
另外由于主從同步是異步的，所以從Redis3.0之后出現(xiàn)了同步復(fù)制，就是通過wait命令來進行控制，wait命令有兩個參數(shù)，第一個是從庫數(shù)量，第二個是等待從庫的復(fù)制時間，如果第二個參數(shù)設(shè)置為0，那么就是代表要等待所有從庫都復(fù)制完才去執(zhí)行后面的命令。
但是這樣就會存在一個隱患，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)異常后，wait命令會一直阻塞下去，導(dǎo)致Redis不可用。
哨兵可以監(jiān)控Redis集群的健康狀態(tài)，當(dāng)主節(jié)點掛掉之后，選舉出新的主節(jié)點。客戶端在使用Redis的時候會先通過Sentinel來獲取主節(jié)點地址，然后再通過主節(jié)點來進行數(shù)據(jù)交互。當(dāng)主節(jié)點掛掉之后，客戶端會再次向Sentinel獲取主節(jié)點，這樣客戶端就可以無感知的繼續(xù)使用了。
哨兵集群工作過程，主節(jié)點掛掉之后會選舉出新的主節(jié)點，然后監(jiān)控掛掉的節(jié)點，當(dāng)掛掉的節(jié)點恢復(fù)后，原先的主節(jié)點就會變成從節(jié)點，從新的主節(jié)點那里建立主從關(guān)系。
Redis Cluster是Redis官方推薦的集群模式，Redis Cluster將所有數(shù)據(jù)劃分到16384個槽（slots）中，每個節(jié)點負責(zé)一部分槽位的讀寫操作。
Redis Cluster默認是通過CRC16算法獲取到key的hash值，然后再對16384進行取余（CRC16(key)%16384），獲取到的槽位在哪個節(jié)點負責(zé)的范圍內(nèi)（這里一般是會有一個槽位和節(jié)點的映射表來進行快速定位節(jié)點的，通常使用bitmap來實現(xiàn)），就存儲在哪個節(jié)點上。
當(dāng)Redis Cluster的客戶端在和集群建立連接的時候，也會獲得一份槽位和節(jié)點的配置關(guān)系（槽位和節(jié)點的映射表），這樣當(dāng)客戶端要查找某個key時，可以直接定位到目標(biāo)節(jié)點。
但是當(dāng)客戶端發(fā)送請求時，如果接收請求的節(jié)點發(fā)現(xiàn)該數(shù)據(jù)的槽位并不在當(dāng)前節(jié)點上，那么會返回MOVED指令將正確的槽位和節(jié)點信息返回給客戶端，客戶接著請求正確的節(jié)點獲取數(shù)據(jù)。
一般客戶端在接收到MOVED指令后，也會更新自己本地的槽位和節(jié)點的映射表，這樣下次獲取數(shù)據(jù)時就可以直接命中了。這整個重定向的過程對客戶端是透明的。
當(dāng)集群中新增節(jié)點或刪除節(jié)點后，節(jié)點間的數(shù)據(jù)遷移是按槽位為單位的，一個槽位一個槽位的遷移，當(dāng)遷移時原節(jié)點狀態(tài)處于：magrating，目標(biāo)節(jié)點處于：importing。
在遷移過程中，客戶端首先訪問舊節(jié)點，如果數(shù)據(jù)還在舊節(jié)點，那么舊節(jié)點正常處理，如果不在舊節(jié)點，就會返回一個-ASK + 目標(biāo)節(jié)點地址的指令，客戶端收到這個-ASK指令后，向目標(biāo)節(jié)點執(zhí)行一個asking指令（告訴新節(jié)點，必須處理客戶端這個數(shù)據(jù)），然后再向目標(biāo)節(jié)點執(zhí)行客戶端的訪問數(shù)據(jù)的指令。
Redis Cluster可以為每個主節(jié)點設(shè)置多個從節(jié)點，當(dāng)單個主節(jié)點掛掉后，集群會自動將其中某個從節(jié)點提升為主節(jié)點，若沒有從節(jié)點，那么集群將處于不可用狀態(tài)。
Redis提供了一個參數(shù)：cluster-require-full-coverage，用來配置可以允許部分節(jié)點出問題后，還有其他節(jié)點在運行時可以正常提供服務(wù)。
另外一點比較特殊的是，Cluster中當(dāng)一個節(jié)點發(fā)現(xiàn)某個其他節(jié)點出現(xiàn)失聯(lián)了，這個時候問題節(jié)點只是PFail（Possibly-可能下線），然后它會把這個失聯(lián)信息廣播給其他節(jié)點，當(dāng)一個節(jié)點接收到某個節(jié)點的失聯(lián)信息達到集群的大多數(shù)時，就可以將失聯(lián)節(jié)點標(biāo)記為下線，然后將下線信息廣播給其他節(jié)點。若失聯(lián)節(jié)點為主節(jié)點，那么將立即對該節(jié)點進行主從切換。
Redis高可用就先說到這里吧，后面其實還有Codis，但是目前Cluster逐漸流行起來了，Codis的競爭力逐漸被蠶食，而且對新版本的支持，更新的也比較慢，所以這里就不說它了，感興趣的可以自己去了解一下，國人開源的Redis集群模式Codis。
Redis持久化的意義在于，當(dāng)出現(xiàn)宕機問題后，能將數(shù)據(jù)恢復(fù)到緩存中，它提供了兩種持久化機制：一種是快照（RDB），一種是AOF日志。
快照是一次全量備份，而AOF是增量備份。快照是內(nèi)存數(shù)據(jù)的二進制序列化形式，存儲上非常緊湊，而AOF日志記錄的是內(nèi)存數(shù)據(jù)修改的指令記錄文本。
因為Redis是單線程的，所以在做快照持久化的時候，通常有兩個選擇，save命令，會阻塞線程，直到備份完成；bgsave會異步的執(zhí)行備份，其實是fork出了一個子進程，用子進程去執(zhí)行快照持久化操作，將數(shù)據(jù)保存在一個.rdb文件中。
子進程剛剛產(chǎn)生的時候，是和父進程共享內(nèi)存中的數(shù)據(jù)的，但是子進程做持久化時，是不會修改數(shù)據(jù)的，而父進程是要持續(xù)提供服務(wù)的，所以父進程就會持續(xù)的修改內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，這個時候父進程就會將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，Copy出一份來進行修改。
父進程copy的數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)頁為單位的（4k一頁），對那一頁數(shù)據(jù)進行修改就copy哪一頁的數(shù)據(jù)。
子進程由于數(shù)據(jù)沒有變化就會一直的去遍歷數(shù)據(jù)，進程持久化操作了，這就是只保留了創(chuàng)建子進程的時候的快照。
那么RDB是在什么時候觸發(fā)的呢？
# save seconds> changes> save 60 10000 save 300 10
上這段配置就是在redis.conf文件中配置的，第一個參數(shù)是時間單位是秒，第二個參數(shù)執(zhí)行數(shù)據(jù)變化的次數(shù)。
意思就是說：300秒之內(nèi)至少發(fā)生10次寫操作、
60秒之內(nèi)發(fā)生至少10000次寫操作，只要滿足任一條件，均會觸發(fā)bgsave
Redis在接收到客戶端請求指令后，會先進行校驗，校驗成功后，立即將指令存儲到AOF日志文件中，就是說，Redis是先記錄日志，再執(zhí)行命令。這樣即使命令還沒執(zhí)行突然宕機了，通過AOF日志文件也是可以恢復(fù)的。
AOF日志文件，隨著時間的推移，會越來越大，所以就需要進行重寫瘦身。AOF重寫的原理就是，fork一個子進程，對內(nèi)存進行遍歷，然后生成一系列的Redis指令，然后序列化到一個新的aof文件中。然后再將遍歷內(nèi)存階段的增量日志，追加到新的aof文件中，追加完成后立即替換舊的aof文件，這樣就完成了AOF的瘦身重寫。
因為AOF是一個寫文件的IO操作，是比較耗時。所以AOF日志并不是直接寫入到日志文件的，而是先寫到一個內(nèi)核的緩存中，然后通過異步刷臟，來將數(shù)據(jù)保存到磁盤的。
由于這個情況，就導(dǎo)致了會有還沒來得急刷臟然后就宕機了，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險。
所以Redis提供了一個配置，可以手動的來選擇刷臟的頻率。
AOF默認是關(guān)閉的，需要在配置文件中手動開啟。
# 只有在“yes”下，aof重寫/文件同步等特性才會生效 appendonly yes ## 指定aof文件名稱 appendfilename appendonly.aof ## 指定aof操作中文件同步策略，有三個合法值：always everysec no,默認為everysec appendfsync everysec ## 在aof-rewrite期間，appendfsync是否暫緩文件同步，"no"表示“不暫緩”，“yes”表示“暫緩”，默認為“no” no-appendfsync-on-rewrite no ## aof文件rewrite觸發(fā)的最小文件尺寸(mb,gb),只有大于此aof文件大于此尺寸是才會觸發(fā)rewrite，默認“64mb”，建議“512mb” auto-aof-rewrite-min-size 64mb
Redis4.0提供了一種新的持久化機制，就是RDB和AOF結(jié)合使用，將rdb文件內(nèi)容和aof文件存在一起，AOF中保存的不再是全部數(shù)據(jù)了，而是從RDB開始的到結(jié)束的增量日志。
這樣在Redis恢復(fù)數(shù)據(jù)的時候，可以先假裝RDB文件中的內(nèi)容，然后在順序執(zhí)行AOF日志中指令，這樣就將Redis重啟時恢復(fù)數(shù)據(jù)的效率得到了大幅度提升。
恩，這次就先總結(jié)到這里吧，后面會繼續(xù)總結(jié)Redis相關(guān)知識，LRU、LFU、內(nèi)存淘汰策略，管道等等。
到此這篇關(guān)于Redis為什么快如何實現(xiàn)高可用及持久化的文章就介紹到這了,更多相關(guān)redis持久化高可用內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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