本套技术专栏是作者（秦凯新）平时工作的总结和升华，并深度整理大量网上资源和专业书籍。通过从真实商业环境抽取案例进行总结和分享，并给出商业应用的调优建议和集群环境容量规划等内容，请持续关注本套博客。QQ邮箱地址：[email protected]，如有任何学术交流，可随时联系。
1 Redis 工作模型
redis实际上是个单线程工作模型，其拥有较多的数据结构，并支持丰富的数据操作，redis目前是原生支持cluster模式。如果需要缓存能够支持更复杂的结构和操作，基于以上原因，选择线上使用Redis会是不错的选择。
1.1 Redis 高效的原因：
-
Redis高效的原因：
1）纯内存操作
2）核心是基于非阻塞的IO多路复用机制
3）单线程反而避免了多线程的频繁上下文切换问题
-
mysql单机支撑到2000qps就会出现性能问题了，所以要是你有个系统，高峰期一秒钟过来的请求有1万，那一个mysql单机绝对会死掉。因为 redis单机支撑的并发量轻松一秒几万十几万，支撑高并发so easy。单机承载并发量是mysql单机的几十倍。
-
使用Redis可能会遇到的问题：
- 缓存与数据库双写不一致
- 缓存雪崩
- 缓存穿透
- 缓存并发竞争
1.2 文件事件处理流程
-
(1) redis基于reactor模式开发了网络事件处理器，这个处理器叫做文件事件处理器，file event handler。这个文件事件处理器，是单线程的，redis才叫做单线程的模型，采用IO多路复用机制同时监听多个socket，根据socket上的事件来选择对应的事件处理器来处理这个事件。
-
(2) 文件事件处理器的结构包含4个部分：多个socket，IO多路复用程序，文件事件分派器，事件处理器（命令请求处理器、命令回复处理器、连接应答处理器，等等）。
-
(3) 多个socket可能并发的产生不同的操作，每个操作对应不同的文件事件，但是IO多路复用程序会监听多个socket，但是会将socket放入一个队列中排队，每次从队列中取出一个socket给事件分派器，事件分派器把socket给对应的事件处理器。
-
(4) 一个socket的事件处理完之后，IO多路复用程序才会将队列中的下一个socket给事件分派器。文件事件分派器会根据每个socket当前产生的事件，来选择对应的事件处理器来处理。
1.3 文件事件
-
如果一个客户端跟redis发起连接，此时会产生一个AE_READABLE事件，然后由连接应答处理器来处理跟客户端建立连接，创建客户端对应的socket，同时将这个socket的AE_READABLE事件跟命令请求处理器关联起来。
-
如果是客户端要连接redis，那么会为socket关联连接应答处理器。
-
如果是客户端要写数据到redis，那么会为socket关联命令请求处理器。
-
如果是客户端要从redis读数据，那么会为socket关联命令回复处理器。
1.4 客户端与redis通信流程
-
创建客户端对应的socket
在redis启动初始化的时候，redis会将连接应答处理器跟AE_READABLE事件关联起来，接着如果一个客户端跟redis发起连接，此时会产生一个AE_READABLE事件，然后由连接应答处理器来处理跟客户端建立连接，创建客户端对应的socket，同时将这个socket的AE_READABLE事件跟命令请求处理器关联起来。
-
请求处理，socket产生一个AE_READABLE事件
当客户端向redis发起请求的时候（不管是读请求还是写请求，都一样），首先就会在socket产生一个AE_READABLE事件，然后由对应的命令请求处理器来处理。这个命令请求处理器就会从socket中读取请求相关数据，然后进行执行和处理。
-
客户端这读取响应数据
接着redis这边准备好了给客户端的响应数据之后，就会将socket的AE_WRITABLE事件跟命令回复处理器关联起来，当客户端这边准备好读取响应数据时，就会在socket上产生一个AE_WRITABLE事件，会由对应的命令回复处理器来处理，就是将准备好的响应数据写入socket，供客户端来读取。
-
命令回复处理器写完之后，就会删除这个socket的AE_WRITABLE事件和命令回复处理器的关联关系。
2 redis 过期策略及内存淘汰机制
-
用内存当缓存。内存是无限的吗？内存是很宝贵而且是有限的，磁盘是廉价而且是大量的。可能一台机器就几十个G的内存，但是可以有几个T的硬盘空间。redis主要是基于内存来进行高性能、高并发的读写操作的。
set key value 过期时间（1小时） set进去的key，1小时之后就没了，就失效了，但是数据明明都过期了，怎么还占用着内存呢？ 复制代码 -
定期删除+惰性删除
所谓定期删除，指的是redis默认是每隔100ms就随机抽取一些设置了过期时间的key，检查其是否过期，如果过期就删除。假设redis里放了10万个key，都设置了过期时间，你每隔几百毫秒，就检查10万个key，那redis基本上就死了，cpu负载会很高的，消耗在你的检查过期key上了。注意，这里可不是每隔100ms就遍历所有的设置过期时间的key，那样就是一场性能上的灾难。实际上redis是每隔100ms随机抽取一些key来检查和删除的。
所谓惰性删除了，指的是在你获取某个key的时候，redis会检查一下 ，这个key如果设置了过期时间那么是否过期了？如果过期了此时就会删除，不会给你返回任何东西。
如果定期删除漏掉了很多过期key，然后你也没及时去查，也就没走惰性删除，此时会怎么样？如果大量过期key堆积在内存里，导致redis内存块耗尽了，也会出现严重的线上事故。
-
内存淘汰
如果redis的内存占用过多的时候，此时会进行内存淘汰，有如下一些策略：
redis 10个key，现在已经满了，redis需要删除掉5个key 1个key，最近1分钟被查询了100次 1个key，最近10分钟被查询了50次 1个key，最近1个小时倍查询了1次 复制代码1）noeviction：当内存不足以容纳新写入数据时，新写入操作会报错。
2）allkeys-lru：当内存不足以容纳新写入数据时，在键空间中，移除最近最少使用的key（这个是最常用的）
3）allkeys-random：当内存不足以容纳新写入数据时，在键空间中，随机移除某个key，这个一般没人用吧，为啥要随机，肯定是把最近最少使用的key给干掉啊。
4）volatile-lru：当内存不足以容纳新写入数据时，在设置了过期时间的键空间中，移除最近最少使用的key（这个一般不太合适）
5）volatile-random：当内存不足以容纳新写入数据时，在设置了过期时间的键空间中，随机移除某个key
6）volatile-ttl：当内存不足以容纳新写入数据时，在设置了过期时间的键空间中，有更早过期时间的key优先移除