https://zhuanlan.zhihu.com/p/541745804
于哥你好，最近面试挺多的，尤其是在问到java面试题，Redis被问的特别多，比如
Redis的内存模型？
Redis的底层数据结构是怎么的？
Redis的多线程模型 Redis的集群原理
Redis的雪崩，击穿，穿透怎么解决？
Redis它快吗？它为什么快？
等等...
我太难了
关于Redis如何优化，今天分享一篇好的话题，助力大家能在面试的时候有一个好的收成~
以非数字的字符串键值对为例，假设key和value的长度均为12个字节，则内部使用的编码方式为embstr。共计90000个键值对占用的空间
Redis中存储键值对使用字典，字典内部使用哈希表数组，数组的每个元素dictEntry中共有三个指针（指向键的指针，指向值的指针，指向下一个节点的指针），在64位系统中，每个指针占用8字节，则共计24个字节，向上取2的整数幂，则分配32个字节。
一个key，使用SDS存储，数据大小12字节，len+alloc+flags+空字符共4个字节（3.2版本之后），共计12+4=16个字节
一个value，外层使用对象redisObject并指向一个SDS（存放值内容）。对象内存占用16个字节，SDS需要16个字节
综上，一个dictEntry使用的内存总共为 32 + 16 + 16 + 16 = 80字节。
存储90000个键值对需要的bucket数组大小为90000向上取2的整数幂，即131072；每个bucket元素占用8字节（因为内部存储的指针）。
存储90000个键值对占用的总内存：90000*80 + 131072*8 = 82488576。
当存储的键值对长度由12字节增加到13字节，对应的SDS变成17字节，jemalloc分配32个字节，因此每个dictEntry占用的字节数变成112字节。则存储90000个的内存占用变为 90000*12 + 131072*8 = 11128576。
1. 利用jemalloc特性进行优化
jemalloc是Redis的默认内存分配器，在64位系统中，将内存空间划分成小、大、巨大三个范围；每个范围又划分为许多小的内存块单位，当Redis存储数据时，选择适合的内存块进行存储。譬如存储130字节的对象，jemalloc会将其放入到160字节的内存单元中。
2. 使用整型/长整型
Redis存储字符串的编码类型有三种，当字符串为数字时，使用int（8字节）存储代替字符串，可以节省很多空间。
3. 共享对象
共享对象可以减少对象的创建，包括redisObject的创建。Redis中的共享对象目前只有0-9999，可以通过REDIS_SHARED_INTEGERS参数提高，譬如调整到20000，则0-19999都可以共享
4.缩短键值对的存储长度
大键值对，延长写入和读取耗时、延长持久化需要时间，延长网络传输时间，并且占用内存多，更容易触发内存淘汰机制。尽量缩短存储长度，必要时进行压缩和序列化
Redis的serverCron函数定期清除过期键，节约内存占用，避免键值对过多堆积，频繁触发内存淘汰机制
在64位系统中，默认没有设置最大内存，配置项maxmemory被注释了。当物理内存不足时，使用磁盘作为虚拟内存，将物理内存中的部分数据存放到虚拟内存，这个操作会阻塞Redis进程。当设置了最大内存，当超出限制时，触发内存淘汰。内存淘汰策略在Redis4.0后有8种，主要用到以下原理
缺点是类似全表扫描时，会将链表数据污染
缺点是短时间内大量访问的数据很难删除
删除大键值对比较耗时，造成主线程的阻塞，为此将删除的操作放在子线程中。共有四项配置：
Redis大部分的读写命令的时间复杂度在O(1)到O(N)之间。对于O(N)的命令，需要谨慎使用，如果执行时间过长，将会阻塞Redis
使用slowlog命令找出高耗时的Redis命令。慢查询的配置项：
serverCron函数每100毫秒执行一次过期扫描。随机抽取过期键字典中的20个键，删除其中的已经过期的键，判断过期键的比例是否超过25%，重复执行此流程。如果一次扫描中删除了大量过期键，将会造成阻塞。
在设置过期时间时，加入随机数。
Redis4.0之后，加入混合持久化功能，结合了RDB和AOF。在写入时，将当前数据以RDB的形式写入文件的开头，后续的操作命令以AOF的格式存入文件；在加载时，先加载RDB文件，再加载AOF命令。
RDB持久化，可能存在一定时间内的数据丢失。AOF持久化，文件较大时执行较慢，影响启动速度。在非必须持久化操作时，可以关闭持久化，避免间歇性的卡顿（serverCron函数周期性执行持久化操作）
使用Redis连接池，减少网络传输次数和非必要调用指令。
import redis.clients.jedis.JedisPool;
import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig;Redis分布式架构有：
详细：https://www.jianshu.com/p/f0c01c528d8d
使用物理机非虚拟机。虚拟机和物理机共享物理网口，并且一台物理机可能有多个虚拟机运行，在内存占用和网络延迟上性能较差
Linux默认开启，支持大内存页2MB分配。
开启THP之后，fork速度变慢，fork之后每个内存页从4KB变成2MB，大幅增加重写期间父进程内存消耗。同时每次写命令引起的复制内存页单位放大了512倍，会拖慢写操作的执行时间，导致大量写操作慢查询。
产生条件：1. 大量缓存同时失效 2.大量并发请求访问失效缓存 导致数据库宕机
解决方案：过期时间设置加入随机数
缓存中没有（过期），但数据库中存在数据。此时大量并发请求访问这部分数据，数据库压力陡增。缓存雪崩是大量的缓存击穿。
解决方案：
1.设置热点数据永不过期
2.接口限流熔断和降级
3.布隆过滤器。bloomfilter类似一个哈希表但是不存key，快速判断一个元素是否在集合中。使用多个哈希函数计算入参key得到坐标，在一个bit数组中存储对应位置为1。查找时只要有一个位置为0则不存在，但都为1也有可能不存在。使用多个哈希函数是基于哈希冲突的考量。
4.加锁。这种情况，只允许能有一个线程查询数据库，获取结果后将结果放入缓存，其余线程则直接访问缓存
public String getData(String key) throws Exception{
String data \= redis.get(key);
if(data == null){
if(lock.tryLock()){
data \= redis.get(key);
if(data == null){
//查询数据库
data = mysql.select();
redis.set(key,data);
}else{
return data;
}
}else{
Thread.sleep(1000);
return getData(key);
}
}
return data;
}缓存和数据库中都没有某数据，但有大量的并发请求查询这些数据。导致数据库宕机，主要考虑是漏洞攻击
解决方案：
作者：walker993
链接：https://www.cnblogs.com/walker993/p/14510691.html
来源：博客园
PS :最近的面试中被问到Redis的底层原理，为什么Redis会那么快，请说说 Redis 的线程模型？
面试官：Redis为何那么快，请说说 Redis 的线程模型？ - 知乎 (zhihu.com)
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