如何保证Redis和数据库双写一致性的问题？

Posted 2021-03-04 段佳伟的小憩屋

Redis在国内各大公司都很热门，比如新浪、阿里、腾讯、百度、美团、小米等。Redis也是大厂面试最爱问的，尤其是Redis客户端、Redis高级功能、Redis持久化和开发运维常用问题探讨、Redis复制的原理和优化策略、Redis分布式解决方案等。

关于Redis的这8问，你能答上来几个？

1、为什么使用Redis

项目中使用Redis，主要考虑性能和并发。如果仅仅是分布式锁这些，完全可以用中间件ZooKeeper等代替。

性能：

如下图所示，在大并发的情况下，所有的请求直接访问数据库，数据库会出现连接异常。这个时候，就需要使用Redis做一个缓冲操作，让请求先访问到Redis，而不是直接访问数据库。

根据交互效果的不同，响应时间没有固定标准。在理想状态下，我们的页面跳转需要在瞬间解决，对于页内操作则需要在刹那间解决。

并发：

如下图所示，在大并发的情况下，所有的请求直接访问数据库，数据库会出现连接异常。这个时候，就需要使用Redis做一个缓冲操作，让请求先访问到Redis，而不是直接访问数据库。

2、使用Redis有什么缺点？

缓存和数据库双写一致性问题
缓存雪崩问题
缓存击穿问题
缓存的并发竞争问题

3、单线程的Redis为什么这么快？

你知道Redis是单线程工作模型吗？

纯内存操作
单线程操作，避免了频繁的上下文切换
采用了非阻塞I/O多路复用机制

4、Redis的数据类型及使用场景

（这5种类型你用到过几个？）

String：一般做一些复杂的计数功能的缓存；

Hash：单点登录；

List：做简单的消息队列的功能；

Set：做全局去重的功能；

SortedSet：做排行榜应用，取TOPN操作；延时任务；做范围查找。

5、Redis过期策略和内存淘汰机制？

正解：Redis采用的是定期删除+惰性删除策略。

为什么不用定时删除策略?
定期删除+惰性删除是如何工作的呢?
采用定期删除+惰性删除就没其他问题了么?

6、Redis和数据库双写一致性问题

（最终一致性和强一致性）

如果对数据有强一致性要求，不能放缓存。

7、如何应对缓存穿透和缓存雪崩问题

缓存穿透：即黑客故意去请求缓存中不存在的数据，导致所有的请求都怼到数据库上，从而数据库连接异常。

缓存雪崩：即缓存同一时间大面积的失效，这个时候又来了一波请求，结果请求都怼到数据库上，从而导致数据库连接异常。

中小型的公司一般遇不到这些问题，但是大并发的项目，流量有几百万左右，这两个问题一定要深刻考虑。

8、如何解决Redis并发竞争Key问题？

这个问题大致就是，同时有多个子系统去set一个key。不太推荐使用redis的事务机制。

(1)如果对这个key操作，不要求顺序

这种情况下，准备一个分布式锁，大家去抢锁，抢到锁就做set操作即可。

(2)如果对这个key操作，要求顺序

假设有一个key1,系统A需要将key1设置为valueA,系统B需要将key1设置为valueB,系统C需要将key1设置为valueC.

期望按照key1的value值按照 valueA-->valueB-->valueC的顺序变化。这种时候我们在数据写入数据库的时候，需要保存一个时间戳。假设时间戳如下

系统A key 1 {valueA 3:00}
系统B key 1 {valueB 3:05}
系统C key 1 {valueC 3:10}

那么，假设这会系统B先抢到锁，将key1设置为{valueB 3:05}。接下来系统A抢到锁，发现自己的valueA的时间戳早于缓存中的时间戳，那就不做set操作了。以此类推。

其他方法，比如利用队列，将set方法变成串行访问也可以。总之，灵活变通。

烟哥彩蛋

在面试中如果碰到下列问题，如何应用上本篇的知识呢？先明确一点，我推荐的是Redis Cluster。
OK，开始举例说明

问题1:懂Redis事务么？
正常版：Redis事务是一些列redis命令的集合,blabla…
高调版: 我们在生产上采用的是Redis Cluster集群架构，不同的key是有可能分配在不同的Redis节点上的，在这种情况下Redis的事务机制是不生效的。其次，Redis事务不支持回滚操作，简直是鸡肋！所以基本不用！

问题2:Redis的多数据库机制，了解多少？
正常版：Redis支持多个数据库，并且每个数据库的数据是隔离的不能共享，单机下的redis可以支持16个数据库（db0 ~ db15）
高调版: 在Redis Cluster集群架构下只有一个数据库空间，即db0。因此，我们没有使用Redis的多数据库功能！

问题3:Redis集群机制中，你觉得有什么不足的地方吗？
正常版: 不知道
高调版: 假设我有一个key，对应的value是Hash类型的。如果Hash对象非常大，是不支持映射到不同节点的！只能映射到集群中的一个节点上！还有就是做批量操作比较麻烦！

问题4:懂Redis的批量操作么？
正常版: 懂一点。比如mset、mget操作等，blabla
高调版: 我们在生产上采用的是Redis Cluster集群架构，不同的key会划分到不同的slot中，因此直接使用mset或者mget等操作是行不通的。

问题5:那在Redis集群模式下，如何进行批量操作？
正常版:不知道
高调版:这个问题其实可以写一篇文章了，改天写。这里说一种有一个很简单的答法，足够面试用。即:
如果执行的key数量比较少，就不用mget了，就用串行get操作。如果真的需要执行的key很多，就使用Hashtag保证这些key映射到同一台Redis节点上。简单来说语法如下

对于key为{foo}.student1、{foo}.student2，{foo}student3，这类key一定是在同一个redis节点上。因为key中“{}”之间的字符串就是当前key的hash tags， 只有key中{ }中的部分才被用来做hash，因此计算出来的redis节点一定是同一个!

ps:如果你用的是Proxy分片集群架构，例如Codis这种，会将mget/mset的多个key拆分成多个命令发往不同得Redis实例，这里不多说。我推荐答的还是Redis Cluster。

问题6:你们有对Redis做读写分离么？
正常版:没有做，至于原因额。。。额。。。额。。没办法了，硬着头皮扯~
高调版:不做读写分离。我们用的是Redis Cluster的架构，是属于分片集群的架构。而Redis本身在内存上操作，不会涉及IO吞吐，即使读写分离也不会提升太多性能，Redis在生产上的主要问题是考虑容量，单机最多10-20G，key太多降低Redis性能.因此采用分片集群结构，已经能保证了我们的性能。其次，用上了读写分离后，还要考虑主从一致性，主从延迟等问题，徒增业务复杂度。