摘要：給我們帶來便利的同時，使用過程中會存在什么問題呢，本文將簡單加以總結(jié)。避免使用內(nèi)存過大的實例。如果主線程距離上一次的成功超過，為了數(shù)據(jù)安全會阻塞直到后臺線程執(zhí)行完完成。

redis可以滿足很多的應(yīng)用場景，而且因為將所有數(shù)據(jù)都放到內(nèi)存中，所以它的讀寫性能很好，很多公司都在使用redis。redis給我們帶來便利的同時，使用過程中會存在什么問題呢，本文將簡單加以總結(jié)。

阻塞問題
redis使用了單線程來處理請求，為什么單線程可以支持如此高的并發(fā)呢？主要有如下幾點：

純內(nèi)存訪問：將所有數(shù)據(jù)都放到內(nèi)存中,內(nèi)存響應(yīng)時間為100納秒，是redis達到每秒萬級別訪問的重要基礎(chǔ)

非阻塞IO：redis使用epoll作為I/O多路復(fù)用技術(shù)，redis自身的事件處理模型將epoll中的連接、讀寫、關(guān)閉都轉(zhuǎn)換為事件，不在網(wǎng)絡(luò)I/O上浪費過多時間

單線程：避免了線程切換和競態(tài)產(chǎn)生的消耗，簡化了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的實現(xiàn)
因此如果某個命令執(zhí)行時間過長，會造成其他命令阻塞，對redis來說是致命的

產(chǎn)生阻塞的場景：
A. API或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使用不合理
   a. 避免使用某些易造成阻塞的命令如：keys sort hgetall smembers
      執(zhí)行showlog get [n] 可以獲取最近n條執(zhí)行慢的記錄，對于執(zhí)行超過一定時間
      (默認10ms，線上建議設(shè)置為1ms)的命令都會記錄到一個定長隊列(默認128，可調(diào)整)中。              
   b. 防止一次操作獲取過多數(shù)據(jù)：縮減大對象或者把大對象拆分為多個小對象
      發(fā)現(xiàn)大對象的命令：redis-cli -h{ip} -p{port} bigkeys
      內(nèi)部原理：采用分段進行scan操作，把歷史掃描過的大對象統(tǒng)計出來
   c. 防止大量key同時過期：如果有很多key在同一秒內(nèi)過期，超過了所有key的25%，redis主線程就會阻塞直到過期key比例下降到25%以內(nèi)，
      因此要避免同一時間過期大量key，過期時間可做散列處理。
      redis4.0引入的lazyfree機制可以避免del、flushdb、flushall、rename等命令引起的redis-server阻塞，提高服務(wù)穩(wěn)定性。
     
B. CPU飽和
   單線程的redis處理命令時只能使用一個CPU，CPU飽和是指redis把單核的CPU使用率跑到接近100%。
   首先要確定redis的并發(fā)量是否達到極限，通過redis-cli-h{ip} -p{port}--stat 獲取redis當(dāng)前使用情況。
   如果達到每秒6w+左右的qps，說明單臺已跑到極限，需要水平擴展。
   如果qps只有幾百或者幾千CPU就已經(jīng)飽和，可能使用了高算法復(fù)雜度的命令或者是對內(nèi)存的過度優(yōu)化
   (如放寬了ziplist的使用條件，雖然使用的內(nèi)存會變少，但是更耗CPU)。
      
C. 持久化操作
   持久化引起主線程的阻塞操作主要有：fork阻塞、AOF刷盤阻塞、HugePage寫操作阻塞
   a. fork阻塞
      發(fā)生在RDB和AOF重寫時，redis主線程調(diào)用fork操作產(chǎn)生共享內(nèi)存的子線程，由子線程完成持久化文件的重寫工作，若fork操作耗時過長會引起阻塞。
      避免使用內(nèi)存過大的實例。              
   b. AOF刷盤阻塞
      開啟AOF持久化功能時，一般會采用1次/s的刷盤方式，后臺線程每秒對AOF文件做fsync操作，當(dāng)硬盤壓力過大時fsync操作需要等待直到寫入完成。
      如果主線程距離上一次的fsync成功超過2s，為了數(shù)據(jù)安全會阻塞直到后臺線程執(zhí)行完fsync完成。這種阻塞是由于磁盤壓力引起。
      盡量獨立部署
   c. HugePage寫操作阻塞
      子進程在執(zhí)行重寫期間利用linux的copyonwrite機制，會拖慢寫操作的執(zhí)行時間，導(dǎo)致大量寫操作慢查詢。
      優(yōu)化linux配置
      

緩存穿透
緩存穿透是指查詢一個根本不存在的數(shù)據(jù)，緩存層和存儲層都不命中，且不將空結(jié)果寫到緩存中。
會導(dǎo)致后端存儲負載變大，造成后端存儲宕機等問題。可以在程序中分別統(tǒng)計總調(diào)用數(shù)、緩存命中數(shù)、存儲命中數(shù)，若有大量存儲層空命中，可能是出現(xiàn)了緩存穿透。
產(chǎn)生原因：1.自身代碼或數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題 2.惡意攻擊，爬蟲造成空命中
如何解決：

緩存空對象
存儲層不命中，扔將空對象保存到緩存層。
適用場景：數(shù)據(jù)頻繁變化、實時性高
帶來問題：
a.緩存了空值，會占用內(nèi)存空間；可以設(shè)置較短過期時間，自動剔除。
b.數(shù)據(jù)不一致，若存儲層添加了此數(shù)據(jù)，有短暫不一致；可主動清除掉緩存的空對象。

布隆過濾器
在訪問緩存層和數(shù)據(jù)層之前將存在的key用布隆過濾器提前保存起來，做第一層攔截。
適用場景：大用戶集，實時性要求較低的場景，如有幾億的數(shù)據(jù)集，每隔一段時間會新增用戶進去，在更新之前新用戶的訪問會存在緩存穿透問題。
缺點：代碼維護復(fù)雜