一、Redis事务

（一）Redis的事务就是一组命令的集合，事务中的命令都会被序列化。并且具有三个特性：一次性，顺序性，排他性。单条命令保证原子性，但事务不保证原子性，且没有回滚，也就是说事务中有一条命令执行失败后，其余命令会按照顺序继续执行。

（二）Redis事务的三个阶段

1、开始事务

2、命令入队

3、执行事务

（三）Redis事务的相关命令

1、watch key1 key2（监视多个key，如果在事务执行之前，被监视的key被其他命令改动，事务会被打断）

2、multi（表示事务的开始）

3、exec（执行事务内的命令）

4、discard（取消事务）

5、unwatch（取消watch对所有key的监控）

二、watch监控

（一）悲观锁：每次操作数据的时候都会加锁，这样别人想拿到这个数据就会block直到拿到锁，传统的关系型数据库就用到了很多这种锁机制，比如行锁，表锁，读锁，写锁等，都是在操作之前先上锁。

（二）乐观锁：每次操作数据库的动作都不会加锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，可以使用版本号等机制，乐观锁适用于多读的应用类型，这样可以提高吞吐量。乐观锁策略：提交的版本必须大于当前记录的版本。

三、Redis发布订阅

（一）是什么：Redis发布订阅（pub/sub）是一种消息通信模式，发送者在向消息队列发送消息后，订阅者可以从队列中拿到消息。Redis客户端可以订阅任意数量的频道。

（二）基本步骤：发布者创建一个频道，订阅者订阅这个频道后，当发布者在用publish命令向频道中发布消息的时候，订阅者的控制台就会输出相关的消息。

原理：Redis是使用C实现的，分析源码里的pubsub.c可以加深对Redis的理解。

通过subscribe命令订阅某频道后，redis-server里维护了一个字典，字典的键就是一个个的频道channel，字典的值则是一个链表，存储着所有订阅这个channel的客户端，subscribe命令的关键就是将客户端添加到对应的channel链表中。

通过publish命令向订阅者发送消息，redis-server会使用给定的频道作为键，在它所对应的链表中遍历找出所有的订阅者，将消息发送给他们。

四、Redis主从复制

（一）概念：主从复制是指将一台redis服务器的数据复制到其他的redis服务器，前者称为主节点（master/leader），后者称为从节点（slave/follower）；数据的复制是单向的，只能从主节点复制到从节点，master以写为主，slave以读为主。默认情况下，每台redis服务器都是主节点，且一个主节点可以有多个从节点，但是一个从节点只能有一个主节点。

（二）主从复制的作用主要包括：

1、数据冗余：主从复制实现了数据的热备份，是持久化之外的一种数据冗余方式

2、故障恢复：当主节点出现问题，可以由从节点继续提供服务，实现快速的故障恢复；实际上是一种服务的冗余

3、负载均衡：在主从复制的基础上，可以配合读写分离，主节点提供写服务，从节点提供读服务，分担服务器负载

4、高可用基石：主从复制还是哨兵和集群能够实施的基础，因此说主从复制是redis高可用的基础

（三）复制的原理：slave启动成功连接到master后，会发送一个sync命令。master接到命令会启动后台的存盘进程，同时收集所有接收到的用于修改数据的命令，后台进程执行完毕后，master将传送整个数据文件到slave，并完成一次完全同步

全量复制：slave在接收到数据文件之后，将其存盘并加载到内存中

增量复制：master继续将所有收集到的修改命令依次传给slave，完成同步

只要重新连接master，一次完全同步就会自动执行

五、哨兵模式

（一）主从切换技术的方法是：当主服务器宕机以后，需要手动把一台从服务器切换为主服务器，这就需要人工干预，费时费力，还会造成一段时间内的服务不可用。这不是一种推荐的方式，所以我们应该优先考虑哨兵模式。哨兵模式能够自动监控主机是否故障，如果故障了，根据投票数自动将从库切换为主库。

哨兵模式是一种特殊的模式，首先redis提供了哨兵的命令。哨兵是一个独立的进程，作为进程，他会独立运行。其原理是哨兵通过发送命令，等待redis服务器响应，从而监控运行的多个redis实例。

（二）哨兵模式还分为单哨兵模式和多哨兵模式

单哨兵：

1、通过发送指令，让redis服务器返回其运行状态，包括主服务器和从服务器

2、当哨兵检测到master宕机，会自动将slave切换为master，然后通过发布订阅模式通知其他从服务器，修改配置文件，让他们切换主机

然而一个哨兵进程对redis进行监控可能会出现问题，为此我们可以使用多个哨兵进行监控。各个哨兵之间还会监控，这样就形成了多哨兵模式：

1、假设主服务器宕机，哨兵1先检测到这个结果，系统并不会马上进行故障切换（failover），仅仅是哨兵1认为主服务器不可用，这个现象称为主观下线。当后面的哨兵也检测到主服务器不可用，并且数量达到一定的值，那么哨兵之间就会进行一次投票。投票结果由一个哨兵发起，进行failover操作。切换成功后，通过发布订阅模式，让各个哨兵把自己监控的主服务器切换为当前的主服务器，这个过程称为客观下线。

（三）哨兵模式的优点：

1、哨兵集群模式是基于主从复制的，主从复制的优点它都具备

2、主从可以切换，故障可以转移，系统的可用性更好

3、哨兵模式是主从复制的升级，可以让系统更健壮

缺点：

1、Redis较难支持在线扩容，在集群容量达到上限的时候在线扩容会变得很复杂

2、实现哨兵模式的配置也不简单，甚至可以说有点繁琐

六、缓存穿透和雪崩

（一）缓存穿透概念：用户想要查询一个数据，发现redis内存中没有，也就是缓存没有命中，于是转而向持久层数据库查询。发现也没有，于是本次查询失败。当用户很多的时候，缓存都没有命中，于是都去请求了持久层的数据库，这会给数据库造成极大的压力，这时候就出现了缓存穿透。

解决方案：1、布隆过滤器

布隆过滤器是一种数据结构，对所有可能查询的参数以hash形式存储，在控制层先进行校验，不符合则丢弃，从而避免了对底层存储系统的查询压力。

2、缓存空对象：当存储层不命中时，即使返回一个空对象也将其缓存起来，同时设置一个过期时间，之后再对这个数据进行的访问会直接从缓存中拿，保护了后端数据源。

（二）缓存击穿

概述：他和缓存穿透的区别是，指一个key非常热点，在不停的扛着大量的并发，大并发集中对这一个点进行访问，当这个key在失效的瞬间，持续的大并发就穿破缓存，直接请求数据库，就想在屏幕上凿开了一个洞

解决方案：

1、设置热点数据永不过期

2、加互斥锁

（三）缓存雪崩

概述：是指在某一个时间段，缓存集中过期失效

解决方案：

1、redis高可用（既然redis可能挂掉，那就多增设几台redis，这样一台挂掉之后其他的还可以继续工作，其实就是搭建集群）

2、限流降级（这个解决方案的思想是，在缓存失效后，通过加锁或者队列来控制读数据库写缓存的线程数量，比如对某个key设置只允许一个线程查询数据和写缓存，其它线程等待）

3、数据预热（在正式部署之前，先把可能的数据都预先访问一遍，在即将发生大并发之前，触发加载，缓存不同的key，设置不同的过期时间，让缓存失效的时间尽量均匀点）