本文來(lái)自微信公眾號(hào)：編程技術(shù)宇宙 （ID：xuanyuancoding），作者：軒轅之風(fēng) O
我是 Redis
你好，我是 Redis，一個(gè)叫 Antirez 的男人把我?guī)У搅诉@個(gè)世界上。
說(shuō)起我的誕生，跟關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù) MySQL 還挺有淵源的。
在我還沒(méi)來(lái)到這個(gè)世界上的時(shí)候，MySQL 過(guò)的很辛苦，互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的越來(lái)越快，它容納的數(shù)據(jù)也越來(lái)越多，用戶請(qǐng)求也隨之暴漲，而每一個(gè)用戶請(qǐng)求都變成了對(duì)它的一個(gè)又一個(gè)讀寫(xiě)操作，MySQL 是苦不堪言。尤其是到“雙 11”、“618“這種全民購(gòu)物狂歡的日子，都是 MySQL 受苦受難的日子。
據(jù)后來(lái) MySQL 告訴我說(shuō)，其實(shí)有一大半的用戶請(qǐng)求都是讀操作，而且經(jīng)常都是重復(fù)查詢一個(gè)東西，浪費(fèi)它很多時(shí)間去進(jìn)行磁盤(pán) I / O。
后來(lái)有人就琢磨，是不是可以學(xué)學(xué) CPU，給數(shù)據(jù)庫(kù)也加一個(gè)緩存呢？于是我就誕生了！
出生不久，我就和 MySQL 成為了好朋友，我們倆常常攜手出現(xiàn)在后端服務(wù)器中。
應(yīng)用程序們從 MySQL 查詢到的數(shù)據(jù)，在我這里登記一下，后面再需要用到的時(shí)候，就先找我要，我這里沒(méi)有再找 MySQL 要。
為了方便使用，我支持好幾種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)：
String
Hash
List
Set
SortedSet
Bitmap
······
因?yàn)槲野训怯浀臄?shù)據(jù)都記錄在內(nèi)存中，不用去執(zhí)行慢如蝸牛的 I / O 操作，所以找我要比找 MySQL 要省去了不少的時(shí)間呢。
可別小瞧這簡(jiǎn)單的一個(gè)改變，我可為 MySQL 減輕了不小的負(fù)擔(dān)！隨著程序的運(yùn)行，我緩存的數(shù)據(jù)越來(lái)越多，有相當(dāng)部分時(shí)間我都給它擋住了用戶請(qǐng)求，這一下它可樂(lè)得清閑自在了！
有了我的加入，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的性能提升了不少，這都?xì)w功于我為數(shù)據(jù)庫(kù)挨了不少槍子兒。
緩存過(guò)期 && 緩存淘汰
不過(guò)很快我發(fā)現(xiàn)事情不妙了，我緩存的數(shù)據(jù)都是在內(nèi)存中，可是就算是在服務(wù)器上，內(nèi)存的空間資源還是很有限的，不能無(wú)節(jié)制的這么存下去，我得想個(gè)辦法，不然吃棗藥丸。
不久，我想到了一個(gè)辦法：給緩存內(nèi)容設(shè)置一個(gè)超時(shí)時(shí)間，具體設(shè)置多長(zhǎng)交給應(yīng)用程序們?nèi)ピO(shè)置，我要做的就是把過(guò)期了的內(nèi)容從我里面刪除掉，及時(shí)騰出空間就行了。
超時(shí)時(shí)間有了，我該在什么時(shí)候去干這個(gè)清理的活呢？
最簡(jiǎn)單的就是定期刪除，我決定 100ms 就做一次，一秒鐘就是 10 次！
我清理的時(shí)候也不能一口氣把所有過(guò)期的都給刪除掉，我這里面存了大量的數(shù)據(jù)，要全面掃一遍的話那不知道要花多久時(shí)間，會(huì)嚴(yán)重影響我接待新的客戶請(qǐng)求的！
時(shí)間緊任務(wù)重，我只好隨機(jī)選擇一部分來(lái)清理，能緩解內(nèi)存壓力就行了。
就這樣過(guò)了一段日子，我發(fā)現(xiàn)有些個(gè)鍵值運(yùn)氣比較好，每次都沒(méi)有被我的隨機(jī)算法選中，每次都能幸免于難，這可不行，這些長(zhǎng)時(shí)間過(guò)期的數(shù)據(jù)一直霸占著不少的內(nèi)存空間！氣抖冷！
我眼里可揉不得沙子！于是在原來(lái)定期刪除的基礎(chǔ)上，又加了一招：
那些原來(lái)逃脫我隨機(jī)選擇算法的鍵值，一旦遇到查詢請(qǐng)求，被我發(fā)現(xiàn)已經(jīng)超期了，那我就絕不客氣，立即刪除。
這種方式因?yàn)槭潜粍?dòng)式觸發(fā)的，不查詢就不會(huì)發(fā)生，所以也叫惰性刪除！
可是，還是有部分鍵值，既逃脫了我的隨機(jī)選擇算法，又一直沒(méi)有被查詢，導(dǎo)致它們一直逍遙法外！而與此同時(shí)，可以使用的內(nèi)存空間卻越來(lái)越少。
而且就算退一步講，我能夠把過(guò)期的數(shù)據(jù)都刪除掉，那萬(wàn)一過(guò)期時(shí)間設(shè)置的很長(zhǎng)，還沒(méi)等到我去清理，內(nèi)存就吃滿了，一樣要吃棗藥丸，所以我還得想個(gè)辦法。
我苦思良久，終于憋出了個(gè)大招：內(nèi)存淘汰策略，這一次我要徹底解決問(wèn)題！
我提供了 8 種策略供應(yīng)用程序選擇，用于我遇到內(nèi)存不足時(shí)該如何決策：
noeviction：返回錯(cuò)誤，不會(huì)刪除任何鍵值
allkeys-lru：使用 LRU 算法刪除最近最少使用的鍵值
volatile-lru：使用 LRU 算法從設(shè)置了過(guò)期時(shí)間的鍵集合中刪除最近最少使用的鍵值
allkeys-random：從所有 key 隨機(jī)刪除
volatile-random：從設(shè)置了過(guò)期時(shí)間的鍵的集合中隨機(jī)刪除
volatile-ttl：從設(shè)置了過(guò)期時(shí)間的鍵中刪除剩余時(shí)間最短的鍵
volatile-lfu：從配置了過(guò)期時(shí)間的鍵中刪除使用頻率最少的鍵
allkeys-lfu：從所有鍵中刪除使用頻率最少的鍵
有了上面幾套組合拳，我再也不用擔(dān)心過(guò)期數(shù)據(jù)多了把空間撐滿的問(wèn)題了~
緩存穿透 && 布隆過(guò)濾器
我的日子過(guò)的還挺舒坦，不過(guò) MySQL 大哥就沒(méi)我這么舒坦了，有時(shí)候遇到些煩人的請(qǐng)求，查詢的數(shù)據(jù)不存在，MySQL 就要白忙活一場(chǎng)！不僅如此，因?yàn)椴淮嬖?，我也沒(méi)法緩存啊，導(dǎo)致同樣的請(qǐng)求來(lái)了每次都要去讓 MySQL 白忙活一場(chǎng)。我作為緩存的價(jià)值就沒(méi)得到體現(xiàn)啦！這就是人們常說(shuō)的緩存穿透。
這一來(lái)二去，MySQL 大哥忍不住了：“唉，兄弟，能不能幫忙想個(gè)辦法，把那些明知道不會(huì)有結(jié)果的查詢請(qǐng)求給我擋一下”
這時(shí)我想到了我的另外一個(gè)好朋友：布隆過(guò)濾器
我這位朋友別的本事沒(méi)有，就擅長(zhǎng)從超大的數(shù)據(jù)集中快速告訴你查找的數(shù)據(jù)存不存在（悄悄告訴你，我的這位朋友有一點(diǎn)不靠譜，它告訴你存在的話不能全信，其實(shí)有可能是不存在的，不過(guò)它他要是告訴你不存在的話，那就一定不存在）。
如果你對(duì)我這位朋友感興趣的話，可以看看這里《白話布隆過(guò)濾器 BloomFilter》。
我把這位朋友介紹給了應(yīng)用程序，不存在的數(shù)據(jù)就不必去叨擾 MySQL 了，輕松幫忙解決了緩存穿透的問(wèn)題。
緩存擊穿 && 緩存雪崩
這之后過(guò)了一段時(shí)間太平日子，直到那一天???
有一次，MySQL 那家伙正優(yōu)哉游哉的摸魚(yú)，突然一大堆請(qǐng)求給他懟了過(guò)去，給他打了一個(gè)措手不及。
一陣忙活之后，MySQL 怒氣沖沖的找到了我，“兄弟，咋回事啊，怎么一下子來(lái)的這么猛”
我查看了日志，趕緊解釋到：“大哥，實(shí)在不好意思，剛剛有一個(gè)熱點(diǎn)數(shù)據(jù)到了過(guò)期時(shí)間，被我刪掉了，不巧的是隨后就有對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)的大量查詢請(qǐng)求來(lái)了，我這里已經(jīng)刪了，所以請(qǐng)求都發(fā)到你那里來(lái)了”
“你這干的叫啥事，下次注意點(diǎn)啊”，MySQL 大哥一臉不高興的離開(kāi)了。
這一件小事我也沒(méi)怎么放在心上，隨后就拋之腦后了，卻沒(méi)曾想幾天之后竟捅了更大的簍子。
那一天，又出現(xiàn)了大量的網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求發(fā)到了 MySQL 那邊，比上一次的規(guī)模大得多，MySQL 大哥一會(huì)兒功夫就給干趴下了好幾次！
等了好半天這一波流量才算過(guò)去，MySQL 才緩過(guò)神來(lái)。
“老弟，這一次又是什么原因？”，MySQL 大哥累的沒(méi)了力氣。
“這一次比上一次更不巧，這一次是一大批數(shù)據(jù)幾乎同時(shí)過(guò)了有效期，然后又發(fā)生了很多對(duì)這些數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，所以比起上一次這規(guī)模更大了”
MySQL 大哥聽(tīng)了眉頭一皺，“那你倒是想個(gè)辦法啊，三天兩頭折磨我，這誰(shuí)頂?shù)米“。?/strong>”
“其實(shí)我也很無(wú)奈，這個(gè)時(shí)間也不是我設(shè)置的，要不我去找應(yīng)用程序說(shuō)說(shuō)，讓他把緩存過(guò)期時(shí)間設(shè)置的均勻一些？至少別讓大量數(shù)據(jù)集體失效”
“走，咱倆一起去”
后來(lái)，我倆去找應(yīng)用程序商量了，不僅把鍵值的過(guò)期時(shí)間隨機(jī)了一下，還設(shè)置了熱點(diǎn)數(shù)據(jù)永不過(guò)期，這個(gè)問(wèn)題緩解了不少。哦對(duì)了，我們還把這兩次發(fā)生的問(wèn)題分別取了個(gè)名字：緩存擊穿和緩存雪崩。
我們終于又過(guò)上了舒適的日子???
彩蛋
那天，我正在努力工作中，不小心出了錯(cuò)，整個(gè)進(jìn)程都崩潰了。
當(dāng)我再次啟動(dòng)后，之前緩存的數(shù)據(jù)全都沒(méi)了，暴風(fēng)雨似的請(qǐng)求再一次全都懟到了 MySQL 大哥那里。
唉，要是我能夠記住崩潰前緩存的內(nèi)容就好了???
預(yù)知后事如何，請(qǐng)關(guān)注后續(xù)精彩??????
廣告聲明：文內(nèi)含有的對(duì)外跳轉(zhuǎn)鏈接（包括不限于超鏈接、二維碼、口令等形式），用于傳遞更多信息，節(jié)省甄選時(shí)間，結(jié)果僅供參考，IT之家所有文章均包含本聲明。