摘要：給我們帶來便利的同時(shí)，使用過程中會(huì)存在什么問題呢，本文將簡(jiǎn)單加以總結(jié)。避免使用內(nèi)存過大的實(shí)例。如果主線程距離上一次的成功超過，為了數(shù)據(jù)安全會(huì)阻塞直到后臺(tái)線程執(zhí)行完完成。

redis可以滿足很多的應(yīng)用場(chǎng)景，而且因?yàn)閷⑺袛?shù)據(jù)都放到內(nèi)存中，所以它的讀寫性能很好，很多公司都在使用redis。redis給我們帶來便利的同時(shí)，使用過程中會(huì)存在什么問題呢，本文將簡(jiǎn)單加以總結(jié)。

阻塞問題
redis使用了單線程來處理請(qǐng)求，為什么單線程可以支持如此高的并發(fā)呢？主要有如下幾點(diǎn)：

純內(nèi)存訪問：將所有數(shù)據(jù)都放到內(nèi)存中,內(nèi)存響應(yīng)時(shí)間為100納秒，是redis達(dá)到每秒萬(wàn)級(jí)別訪問的重要基礎(chǔ)

非阻塞IO：redis使用epoll作為I/O多路復(fù)用技術(shù)，redis自身的事件處理模型將epoll中的連接、讀寫、關(guān)閉都轉(zhuǎn)換為事件，不在網(wǎng)絡(luò)I/O上浪費(fèi)過多時(shí)間

單線程：避免了線程切換和競(jìng)態(tài)產(chǎn)生的消耗，簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的實(shí)現(xiàn)
因此如果某個(gè)命令執(zhí)行時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)造成其他命令阻塞，對(duì)redis來說是致命的

產(chǎn)生阻塞的場(chǎng)景：
A. API或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使用不合理
   a. 避免使用某些易造成阻塞的命令如：keys sort hgetall smembers
      執(zhí)行showlog get [n] 可以獲取最近n條執(zhí)行慢的記錄，對(duì)于執(zhí)行超過一定時(shí)間
      (默認(rèn)10ms，線上建議設(shè)置為1ms)的命令都會(huì)記錄到一個(gè)定長(zhǎng)隊(duì)列(默認(rèn)128，可調(diào)整)中。              
   b. 防止一次操作獲取過多數(shù)據(jù)：縮減大對(duì)象或者把大對(duì)象拆分為多個(gè)小對(duì)象
      發(fā)現(xiàn)大對(duì)象的命令：redis-cli -h{ip} -p{port} bigkeys
      內(nèi)部原理：采用分段進(jìn)行scan操作，把歷史掃描過的大對(duì)象統(tǒng)計(jì)出來
   c. 防止大量key同時(shí)過期：如果有很多key在同一秒內(nèi)過期，超過了所有key的25%，redis主線程就會(huì)阻塞直到過期key比例下降到25%以內(nèi)，
      因此要避免同一時(shí)間過期大量key，過期時(shí)間可做散列處理。
      redis4.0引入的lazyfree機(jī)制可以避免del、flushdb、flushall、rename等命令引起的redis-server阻塞，提高服務(wù)穩(wěn)定性。
     
B. CPU飽和
   單線程的redis處理命令時(shí)只能使用一個(gè)CPU，CPU飽和是指redis把單核的CPU使用率跑到接近100%。
   首先要確定redis的并發(fā)量是否達(dá)到極限，通過redis-cli-h{ip} -p{port}--stat 獲取redis當(dāng)前使用情況。
   如果達(dá)到每秒6w+左右的qps，說明單臺(tái)已跑到極限，需要水平擴(kuò)展。
   如果qps只有幾百或者幾千CPU就已經(jīng)飽和，可能使用了高算法復(fù)雜度的命令或者是對(duì)內(nèi)存的過度優(yōu)化
   (如放寬了ziplist的使用條件，雖然使用的內(nèi)存會(huì)變少，但是更耗CPU)。
      
C. 持久化操作
   持久化引起主線程的阻塞操作主要有：fork阻塞、AOF刷盤阻塞、HugePage寫操作阻塞
   a. fork阻塞
      發(fā)生在RDB和AOF重寫時(shí)，redis主線程調(diào)用fork操作產(chǎn)生共享內(nèi)存的子線程，由子線程完成持久化文件的重寫工作，若fork操作耗時(shí)過長(zhǎng)會(huì)引起阻塞。
      避免使用內(nèi)存過大的實(shí)例。              
   b. AOF刷盤阻塞
      開啟AOF持久化功能時(shí)，一般會(huì)采用1次/s的刷盤方式，后臺(tái)線程每秒對(duì)AOF文件做fsync操作，當(dāng)硬盤壓力過大時(shí)fsync操作需要等待直到寫入完成。
      如果主線程距離上一次的fsync成功超過2s，為了數(shù)據(jù)安全會(huì)阻塞直到后臺(tái)線程執(zhí)行完fsync完成。這種阻塞是由于磁盤壓力引起。
      盡量獨(dú)立部署
   c. HugePage寫操作阻塞
      子進(jìn)程在執(zhí)行重寫期間利用linux的copyonwrite機(jī)制，會(huì)拖慢寫操作的執(zhí)行時(shí)間，導(dǎo)致大量寫操作慢查詢。
      優(yōu)化linux配置
      

緩存穿透
緩存穿透是指查詢一個(gè)根本不存在的數(shù)據(jù)，緩存層和存儲(chǔ)層都不命中，且不將空結(jié)果寫到緩存中。
會(huì)導(dǎo)致后端存儲(chǔ)負(fù)載變大，造成后端存儲(chǔ)宕機(jī)等問題。可以在程序中分別統(tǒng)計(jì)總調(diào)用數(shù)、緩存命中數(shù)、存儲(chǔ)命中數(shù)，若有大量存儲(chǔ)層空命中，可能是出現(xiàn)了緩存穿透。
產(chǎn)生原因：1.自身代碼或數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題 2.惡意攻擊，爬蟲造成空命中
如何解決：

緩存空對(duì)象
存儲(chǔ)層不命中，扔將空對(duì)象保存到緩存層。
適用場(chǎng)景：數(shù)據(jù)頻繁變化、實(shí)時(shí)性高
帶來問題：
a.緩存了空值，會(huì)占用內(nèi)存空間；可以設(shè)置較短過期時(shí)間，自動(dòng)剔除。
b.數(shù)據(jù)不一致，若存儲(chǔ)層添加了此數(shù)據(jù)，有短暫不一致；可主動(dòng)清除掉緩存的空對(duì)象。

布隆過濾器
在訪問緩存層和數(shù)據(jù)層之前將存在的key用布隆過濾器提前保存起來，做第一層攔截。
適用場(chǎng)景：大用戶集，實(shí)時(shí)性要求較低的場(chǎng)景，如有幾億的數(shù)據(jù)集，每隔一段時(shí)間會(huì)新增用戶進(jìn)去，在更新之前新用戶的訪問會(huì)存在緩存穿透問題。
缺點(diǎn)：代碼維護(hù)復(fù)雜