本文來自微信公眾號：編程技術(shù)宇宙 （ID：xuanyuancoding），作者：軒轅之風 O
我是 Redis
你好，我是 Redis，一個叫 Antirez 的男人把我?guī)У搅诉@個世界上。
說起我的誕生，跟關(guān)系數(shù)據(jù)庫 MySQL 還挺有淵源的。
在我還沒來到這個世界上的時候，MySQL 過的很辛苦，互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的越來越快，它容納的數(shù)據(jù)也越來越多，用戶請求也隨之暴漲，而每一個用戶請求都變成了對它的一個又一個讀寫操作，MySQL 是苦不堪言。尤其是到“雙 11”、“618“這種全民購物狂歡的日子，都是 MySQL 受苦受難的日子。
據(jù)后來 MySQL 告訴我說，其實有一大半的用戶請求都是讀操作，而且經(jīng)常都是重復(fù)查詢一個東西，浪費它很多時間去進行磁盤 I / O。
后來有人就琢磨，是不是可以學(xué)學(xué) CPU，給數(shù)據(jù)庫也加一個緩存呢？于是我就誕生了！
出生不久，我就和 MySQL 成為了好朋友，我們倆常常攜手出現(xiàn)在后端服務(wù)器中。
應(yīng)用程序們從 MySQL 查詢到的數(shù)據(jù)，在我這里登記一下，后面再需要用到的時候，就先找我要，我這里沒有再找 MySQL 要。
為了方便使用，我支持好幾種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲：
String
Hash
List
Set
SortedSet
Bitmap
······
因為我把登記的數(shù)據(jù)都記錄在內(nèi)存中，不用去執(zhí)行慢如蝸牛的 I / O 操作，所以找我要比找 MySQL 要省去了不少的時間呢。
可別小瞧這簡單的一個改變，我可為 MySQL 減輕了不小的負擔！隨著程序的運行，我緩存的數(shù)據(jù)越來越多，有相當部分時間我都給它擋住了用戶請求，這一下它可樂得清閑自在了！
有了我的加入，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的性能提升了不少，這都歸功于我為數(shù)據(jù)庫挨了不少槍子兒。
緩存過期 && 緩存淘汰
不過很快我發(fā)現(xiàn)事情不妙了，我緩存的數(shù)據(jù)都是在內(nèi)存中，可是就算是在服務(wù)器上，內(nèi)存的空間資源還是很有限的，不能無節(jié)制的這么存下去，我得想個辦法，不然吃棗藥丸。
不久，我想到了一個辦法：給緩存內(nèi)容設(shè)置一個超時時間，具體設(shè)置多長交給應(yīng)用程序們?nèi)ピO(shè)置，我要做的就是把過期了的內(nèi)容從我里面刪除掉，及時騰出空間就行了。
超時時間有了，我該在什么時候去干這個清理的活呢？
最簡單的就是定期刪除，我決定 100ms 就做一次，一秒鐘就是 10 次！
我清理的時候也不能一口氣把所有過期的都給刪除掉，我這里面存了大量的數(shù)據(jù)，要全面掃一遍的話那不知道要花多久時間，會嚴重影響我接待新的客戶請求的！
時間緊任務(wù)重，我只好隨機選擇一部分來清理，能緩解內(nèi)存壓力就行了。
就這樣過了一段日子，我發(fā)現(xiàn)有些個鍵值運氣比較好，每次都沒有被我的隨機算法選中，每次都能幸免于難，這可不行，這些長時間過期的數(shù)據(jù)一直霸占著不少的內(nèi)存空間！氣抖冷！
我眼里可揉不得沙子！于是在原來定期刪除的基礎(chǔ)上，又加了一招：
那些原來逃脫我隨機選擇算法的鍵值，一旦遇到查詢請求，被我發(fā)現(xiàn)已經(jīng)超期了，那我就絕不客氣，立即刪除。
這種方式因為是被動式觸發(fā)的，不查詢就不會發(fā)生，所以也叫惰性刪除！
可是，還是有部分鍵值，既逃脫了我的隨機選擇算法，又一直沒有被查詢，導(dǎo)致它們一直逍遙法外！而與此同時，可以使用的內(nèi)存空間卻越來越少。
而且就算退一步講，我能夠把過期的數(shù)據(jù)都刪除掉，那萬一過期時間設(shè)置的很長，還沒等到我去清理，內(nèi)存就吃滿了，一樣要吃棗藥丸，所以我還得想個辦法。
我苦思良久，終于憋出了個大招：內(nèi)存淘汰策略，這一次我要徹底解決問題！
我提供了 8 種策略供應(yīng)用程序選擇，用于我遇到內(nèi)存不足時該如何決策：
noeviction：返回錯誤，不會刪除任何鍵值
allkeys-lru：使用 LRU 算法刪除最近最少使用的鍵值
volatile-lru：使用 LRU 算法從設(shè)置了過期時間的鍵集合中刪除最近最少使用的鍵值
allkeys-random：從所有 key 隨機刪除
volatile-random：從設(shè)置了過期時間的鍵的集合中隨機刪除
volatile-ttl：從設(shè)置了過期時間的鍵中刪除剩余時間最短的鍵
volatile-lfu：從配置了過期時間的鍵中刪除使用頻率最少的鍵
allkeys-lfu：從所有鍵中刪除使用頻率最少的鍵
有了上面幾套組合拳，我再也不用擔心過期數(shù)據(jù)多了把空間撐滿的問題了~
緩存穿透 && 布隆過濾器
我的日子過的還挺舒坦，不過 MySQL 大哥就沒我這么舒坦了，有時候遇到些煩人的請求，查詢的數(shù)據(jù)不存在，MySQL 就要白忙活一場！不僅如此，因為不存在，我也沒法緩存啊，導(dǎo)致同樣的請求來了每次都要去讓 MySQL 白忙活一場。我作為緩存的價值就沒得到體現(xiàn)啦！這就是人們常說的緩存穿透。
這一來二去，MySQL 大哥忍不住了：“唉，兄弟，能不能幫忙想個辦法，把那些明知道不會有結(jié)果的查詢請求給我擋一下”
這時我想到了我的另外一個好朋友：布隆過濾器
我這位朋友別的本事沒有，就擅長從超大的數(shù)據(jù)集中快速告訴你查找的數(shù)據(jù)存不存在（悄悄告訴你，我的這位朋友有一點不靠譜，它告訴你存在的話不能全信，其實有可能是不存在的，不過它他要是告訴你不存在的話，那就一定不存在）。
如果你對我這位朋友感興趣的話，可以看看這里《白話布隆過濾器 BloomFilter》。
我把這位朋友介紹給了應(yīng)用程序，不存在的數(shù)據(jù)就不必去叨擾 MySQL 了，輕松幫忙解決了緩存穿透的問題。
緩存擊穿 && 緩存雪崩
這之后過了一段時間太平日子，直到那一天???
有一次，MySQL 那家伙正優(yōu)哉游哉的摸魚，突然一大堆請求給他懟了過去，給他打了一個措手不及。
一陣忙活之后，MySQL 怒氣沖沖的找到了我，“兄弟，咋回事啊，怎么一下子來的這么猛”
我查看了日志，趕緊解釋到：“大哥，實在不好意思，剛剛有一個熱點數(shù)據(jù)到了過期時間，被我刪掉了，不巧的是隨后就有對這個數(shù)據(jù)的大量查詢請求來了，我這里已經(jīng)刪了，所以請求都發(fā)到你那里來了”
“你這干的叫啥事，下次注意點啊”，MySQL 大哥一臉不高興的離開了。
這一件小事我也沒怎么放在心上，隨后就拋之腦后了，卻沒曾想幾天之后竟捅了更大的簍子。
那一天，又出現(xiàn)了大量的網(wǎng)絡(luò)請求發(fā)到了 MySQL 那邊，比上一次的規(guī)模大得多，MySQL 大哥一會兒功夫就給干趴下了好幾次！
等了好半天這一波流量才算過去，MySQL 才緩過神來。
“老弟，這一次又是什么原因？”，MySQL 大哥累的沒了力氣。
“這一次比上一次更不巧，這一次是一大批數(shù)據(jù)幾乎同時過了有效期，然后又發(fā)生了很多對這些數(shù)據(jù)的請求，所以比起上一次這規(guī)模更大了”
MySQL 大哥聽了眉頭一皺，“那你倒是想個辦法啊，三天兩頭折磨我，這誰頂?shù)米“。?/strong>”
“其實我也很無奈，這個時間也不是我設(shè)置的，要不我去找應(yīng)用程序說說，讓他把緩存過期時間設(shè)置的均勻一些？至少別讓大量數(shù)據(jù)集體失效”
“走，咱倆一起去”
后來，我倆去找應(yīng)用程序商量了，不僅把鍵值的過期時間隨機了一下，還設(shè)置了熱點數(shù)據(jù)永不過期，這個問題緩解了不少。哦對了，我們還把這兩次發(fā)生的問題分別取了個名字：緩存擊穿和緩存雪崩。
我們終于又過上了舒適的日子???
彩蛋
那天，我正在努力工作中，不小心出了錯，整個進程都崩潰了。
當我再次啟動后，之前緩存的數(shù)據(jù)全都沒了，暴風雨似的請求再一次全都懟到了 MySQL 大哥那里。
唉，要是我能夠記住崩潰前緩存的內(nèi)容就好了???
預(yù)知后事如何，請關(guān)注后續(xù)精彩??????
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