思維導圖：
Redis最主要的用途，三個方面：
1.存儲數據（內存數據庫）
2.緩存（redis最常用的場景）
3.消息隊列
一、什么是緩存
我們知道對于硬件的訪問速度來說，通常情況下：
CPU寄存器 > 內存 > 硬盤?> 網絡
速度快點設備，可以作為速度慢的設備的緩存??
最常見的就是使用 內存 作為 硬盤 的緩存（redis定位）
同樣硬盤也可作為網絡的緩存，比如瀏覽器的緩存，瀏覽器通過http/https從服務器上（網絡）獲取到數據（html，css，圖片，視頻，音頻...）并進行展示，像圖片這種比較大，又不太改變的數據，就可以保存到瀏覽器本地（瀏覽器所在的主機硬盤上），后續打開這個頁面，就不必重新從網絡獲取上述數據了
🍞二八定律
20%的數據，可以應對80%的請求
因此只需要把這少量的熱點數據緩存起來,就可以應對?多數場景,從?在整體上有明顯的性能提升
二、使用Redis作為緩存
通常是使用redis作為數據庫的緩存（mysql），因為數據庫是非常重要的組件，并且mysql的速度又比較慢，所以可以使用redis作為mysql的緩存
🍞為什么關系型數據庫性能不高？
（1）數據存儲在硬盤上，硬盤IO速度很慢，尤其是隨機訪問
（2）如果查詢不能命中索引，就需要全表變量
（3）對SQL執行會做一系列的解析，校驗，優化工作
（4）如果是復雜查詢，需要進行笛卡爾積操作，效率更低
1和2屬于硬件，3和4屬于軟件，因為mysql等數據庫，效率比較低，所以承擔的并發量有限，一旦請求多了，數據庫壓力就很大，甚至就容易宕機了（服務器每次處理應一個請求，一定都要消耗一些硬件資源CPU，內存，硬盤這些，任意一種資源的消耗超出了機器能提供的上限，機器就很容易出現故障
如何提高mysql能承擔的并發量？
（1）開源：引入更多的機器，構成數據庫集群
（2）節流：引入緩存，把一些頻繁讀取的熱點數據，保存到緩存上，后續在查詢數據的時候，如果緩存中已經存在，就不用訪問mysql了
三、📚緩存的更新策略
引入：如何知道redis中應該存哪些數據呢/如何知道哪些數據是熱點數據呢
📚緩存的更新策略：
1.定期生成
怎么做：把訪問的數據，以日志的形式記錄下來，此處的數據，就可以根據當前這里統計的維度，來定期更新（比如按照天級別統計，就每天更新一次），寫一套離線的流程（往往使用shell，python寫腳本），可以通過定時任務來觸發
eg：搜索引擎為例子
a）完成統計熱詞的過程
b）根據熱詞，找到搜索結果的數據（廣告數據）
c）把得到的緩存數據同步到緩存服務器上
d）控制這些緩存服務器自動重啟
優點：可控（緩存中有啥比較固定），方便排查問題
缺點：實時性不夠，如果出現突發熱點事件（比如：”春節晚會“這幾天才會搜索），有一些本來不是熱詞的內容，變為了熱詞，新的熱詞就可能給后面的數據庫帶來較大的壓力
2.實時生成
怎么做：
（1）如果在Redis查到了，就直接返回
（2）如果Redis中不存在，就數據庫中查，把查到的結果同時也寫入redis
存在的問題：經過一段時間的動態平衡，redis中的key就逐漸都成了熱點數據，這樣不同的寫redis，就會使redis的內存占用越來越多，逐漸達到內存上限（這個上限可以配置的maxmemory參數設定），此時如果繼續往里面插入數據，就會觸發問題
解決：
📚內存淘汰策略
（1）FIFO（First In First Out）先進先出：把緩存中存在時間最久的（也就是先來的數據）淘汰掉
（2）LRU（Least Recently Used）淘汰最久未使用的：記錄每個key都最近訪問時間，把最近訪問時間最老的key淘汰掉
（3）LFU（Least Frequently Used）淘汰訪問次數最少的：記錄每個key最近一段時間的訪問次數，把訪問次數最少的淘汰掉
（4）Random 隨機淘汰：從所有的 key 中抽取幸運?被隨機淘汰掉
redis中有個配置，就可以設置redis采取上述哪種策略淘汰內存數據，具體采用哪種，結合實際場景來具體問題具體分析
其實還可以細分：針對設置了過期時間的key（設置了過期時間都算，包括過期時間還沒到的）淘汰/在所有key中淘汰【FIFO沒有針對所有key，因為可能對于一些沒有設置過期時間的key，是沒有保存設置時間的】
四、緩存預熱、緩存穿透、緩存雪崩和緩存擊穿
1.緩存預熱(Cache preheating)
問題：緩存中的數據，是定期生成/實時生成的，對于定期生成這種情況是不涉及”預熱“的，而對于實時生成，redis服務器首次接入之后，服務器里面是沒有數據的。此時所有的請求都會打到mysql上
解決：緩存預熱就是來解決上述問題的，把定期生成 和 實時生成結合一下，先通過離線的方式，通過一些統計的途徑，先把熱點數據找到一批，導入到redis中，此時導入的這批熱點數據，就能幫助mysql承擔很大的壓力了，隨著時間的推移，逐漸就使用新的熱點數據淘汰舊的數據
2.📚緩存穿透(Cache penetration)
是啥：
查詢的某個key，在redis中沒有，mysql也沒有，這次查詢沒有，下次查也沒有，如果這樣的數據，存在很多，并且還反復查詢，一樣也會給mysql帶來很大的壓力
為何產生：
（1）業務設計不合理，比如缺少必要的參數校驗環節，導致非法的key也被查詢了【典型】
（2）開發/運維誤操作，不小心把部分數據從數據庫上誤刪了
（3）黑客惡意攻擊
解決：
（1）如果發現這個key，在redis和mysql都不存在，仍然寫入redis，value值設為非法值（比如”“）
（2）引入布隆過濾器，每次查詢redis/mysql之前都先判定一下key是否在布隆過濾器存在（把所有的key都插入到布隆過濾器中）
（3）通過改進業務/加強監控報警
3.📚緩存雪崩(Cache avalanche)
是啥：
由于在短時間內，redis上大規模的key失效，導致緩存命中陡然下降，并且mysql的壓力迅速上升，甚至直接宕機
為何產生：
（1）redis直接掛了（redis宕機/redis集群環境下大量節點宕機）
（2）redis好著，但是可能之前短時間內設置了很多key給redis，并且設置的過期時間是相同的
解決：
（1）加強監控報警，加強redis集群可用性的保證
（2）不給key設置過期時間/設置過期時間的時候添加隨機的因子（避免同一時刻過期）
4.📚緩存擊穿(Cache breakdown)
是啥：相當于緩存血崩的特殊情況，針對熱點key，突然過期了，導致大量的請求直接訪問到數據庫上，甚至引起數據庫宕機【熱點key訪問頻率高，影響更大】
解決：
（1）基于統計的方式發現熱點key，并設置永不過期
（2）服務降級（適當關閉一些不重要的功能，只保留核心功能），比如訪問數據庫的時候使?分布式鎖，限制數據庫的訪問頻率
?
