NoSQL 是什么？

NoSQL（Not Only SQL 的缩写）泛指非关系型的数据库，主要针对的是键值、文档以及图形类型数据存储。并且，NoSQL 数据库天生支持分布式，数据冗余和数据分片等特性，旨在提供可扩展的高可用高性能数据存储解决方案。

一个常见的误解是 NoSQL 数据库或非关系型数据库不能很好地存储关系型数据。NoSQL 数据库可以存储关系型数据—它们与关系型数据库的存储方式不同。

NoSQL 数据库代表：HBase 、Cassandra、MongoDB、Redis。

看到很多小伙伴简历上写了“熟练使用缓存”，但是被我问到“缓存常用的3种读写策略”的时候却一脸懵逼。

在我看来，造成这个问题的原因是我们在学习 Redis 的时候，可能只是简单了写一些 Demo，并没有去关注缓存的读写策略，或者说压根不知道这回事。

但是，搞懂3种常见的缓存读写策略对于实际工作中使用缓存以及面试中被问到缓存都是非常有帮助的！

下面介绍到的三种模式各有优劣，不存在最佳模式，根据具体的业务场景选择适合自己的缓存读写模式。

Cache Aside Pattern（旁路缓存模式）

1. 什么是缓存？为什么需要缓存？

   • 缓存是指将计算结果或数据存储在高速存储设备中，以便后续访问时能够快速获取。需要缓存的原因是因为计算机处理数据的速度比从硬盘或网络中读取数据的速度要快很多，因此使用缓存可以提高系统的响应速度和性能。

2. 缓存的分类有哪些？请简要描述各种缓存的特点。

   • 按照存储介质分类：内存缓存和磁盘缓存，内存缓存速度快但容量小，磁盘缓存容量大但速度慢。
   • 按照缓存策略分类：FIFO、LRU、LFU、随机等，不同的策略适用于不同的场景。
   • 按照缓存位置分类：本地缓存和远程缓存，本地缓存通常存储在应用程序的内存中，远程缓存通常存储在分布式缓存系统中。

3. 什么是缓存穿透？如何解决缓存穿透问题？

   • 缓存穿透是指访问一个不存在的数据，由于缓存无法命中，每次访问都需要从数据库中读取数据，导致数据库压力过大。可以通过使用布隆过滤器等技术来解决缓存穿透问题。

4. 什么是缓存雪崩？如何解决缓存雪崩问题？

   • 缓存雪崩是指缓存中的数据大量失效，导致请求直接访问数据库，从而导致数据库压力过大，甚至崩溃。可以通过使用多级缓存、设置不同的过期时间、缓存预热等技术来解决缓存雪崩问题。

5. 什么是缓存击穿？如何解决缓存击穿问题？

   • 缓存击穿是指某个热点数据失效，导致大量请求同时访问数据库，从而导致数据库压力过大。可以通过使用互斥锁、提前加载缓存、使用分布式锁等技术来解决缓存击穿问题。

6. 如何设置缓存的过期时间？

   • 可以通过设置缓存的过期时间来控制缓存的有效期。一般可以通过在缓存 Key 上添加过期时间戳的方式来实现。

7. 如何实现缓存的自动刷新？

   • 可以通过使用定时器、消息队列等技术来实现缓存的自动刷新。

8. 如何保证缓存的一致性？

   • 可以通过使用缓存锁、缓存过期时间、缓存更新策略等技术来保证缓存的一致性。

9. 如何选择合适的缓存策略？

   • 要根据具体的业务场景来选择合适的缓存策略。比如，如果缓存数据的访问频率较高，可以选择 LRU 策略；如果缓存数据的访问频率不稳定，可以选择 LFU 策略。

10. 如何评估缓存的命中率和效果？

1. Redis 集群简介

Redis Cluster 是 Redis 提供的分布式数据库方案，支持数据自动分片和高可用性。主要特点包括：

• 数据自动分片，分布在多个节点上
• 去中心化的分布式架构
• 支持自动故障转移
• 提供较好的可扩展性和高可用性

2. Redis 集群架构

2.1 节点通信

• 使用 Gossip 协议进行节点间通信
• 通过 16384 个槽位进行数据分片
• 客户端可以与任意节点通信

本文整理完善自：https://mp.weixin.qq.com/s/0Nqfq_eQrUb12QH6eBbHXA ，作者：阿Q说代码

这篇文章会详细总结一下可能导致 Redis 阻塞的情况，这些情况也是影响 Redis 性能的关键因素，使用 Redis 的时候应该格外注意！

O(n) 命令

使用 O(n) 命令可能会导致阻塞，例如keys * 、hgetall、lrange、smembers、zrange、sinter 、sunion 命令。这些命令时间复杂度是 O(n)，有时候也会全表扫描，随着 n 的增大耗时也会越大从而导致客户端阻塞。

Redis 共有 5 种基本数据结构：String（字符串）、List（列表）、Set（集合）、Hash（散列）、Zset（有序集合）。

这 5 种数据结构是直接提供给用户使用的，是数据的保存形式，其底层实现主要依赖这 8 种数据结构：简单动态字符串（SDS）、LinkedList（双向链表）、Hash Table（哈希表）、SkipList（跳跃表）、Intset（整数集合）、ZipList（压缩列表）、QuickList（快速列表）。

Redis 基本数据结构的底层数据结构实现如下：

String	List	Hash	Set	Zset
SDS	LinkedList/ZipList/QuickList	Hash Table、ZipList	ZipList、Intset	ZipList、SkipList

除了 5 种基本的数据结构之外，Redis 还支持 3 种特殊的数据结构 ：Bitmap、HyperLogLog、GEO。

Bitmap

介绍

Bitmap 存储的是连续的二进制数字（0 和 1），通过 Bitmap, 只需要一个 bit 位来表示某个元素对应的值或者状态，key 就是对应元素本身 。我们知道 8 个 bit 可以组成一个 byte，所以 Bitmap 本身会极大的节省储存空间。

你可以将 Bitmap 看作是一个存储二进制数字（0 和 1）的数组，数组中每个元素的下标叫做 offset（偏移量）。

什么是内存碎片?

你可以将内存碎片简单地理解为那些不可用的空闲内存。

举个例子：操作系统为你分配了 32 字节的连续内存空间，而你存储数据实际只需要使用 24 字节内存空间，那这多余出来的 8 字节内存空间如果后续没办法再被分配存储其他数据的话，就可以被称为内存碎片。

Redis 内存碎片虽然不会影响 Redis 性能，但是会增加内存消耗。

为什么会有 Redis 内存碎片?

使用缓存的时候，我们经常需要对内存中的数据进行持久化也就是将内存中的数据写入到硬盘中。大部分原因是为了之后重用数据（比如重启机器、机器故障之后恢复数据），或者是为了做数据同步（比如 Redis 集群的主从节点通过 RDB 文件同步数据）。

Redis 不同于 Memcached 的很重要一点就是，Redis 支持持久化，而且支持 3 种持久化方式:

• 快照（snapshotting，RDB）
• 只追加文件（append-only file, AOF）
• RDB 和 AOF 的混合持久化(Redis 4.0 新增)

Redis 基础

什么是 Redis？

Redis 是一个基于 C 语言开发的开源数据库（BSD 许可），与传统数据库不同的是 Redis 的数据是存在内存中的（内存数据库），读写速度非常快，被广泛应用于缓存方向。并且，Redis 存储的是 KV 键值对数据。

为了满足不同的业务场景，Redis 内置了多种数据类型实现（比如 String、Hash、Sorted Set、Bitmap、HyperLogLog、GEO）。并且，Redis 还支持事务 、持久化、Lua 脚本、多种开箱即用的集群方案（Redis Sentinel、Redis Cluster）。