Redis常见的 使用场景：

• 缓存系统(核心场景)
  • 存储热点数据，减少数据库访问压力。提升接口响应速度。
  • 技术点：
    • 用String/Hash 存储结构化数据
    • 结合过期时间（TTL）和缓存淘汰策略(如LRU)管理内存。
    • 解决缓存问题：穿透(布隆过滤器)、击穿(互斥锁)、雪崩（随机过期时间）。
• 计数器与限流
  • 实时统计高频变动的值，或限制接口访问访问频率。
  • 技术点：
    • 用String存储单计数器(INCR )。
    • 用HASH存储多维计数器（HINCRBY user:100 stats:likes 1）
    • 限流可结合Expire自动重置技术（如 INCR limit:ip:192.168.1.1 + EXPIRE … 60）。
• 消息队列
  • 实现简单的异步通信，解耦生产者和消费者。
  • 技术点：
    • 用List模拟队列：LPUSH（生产）+ RPOP（消费），或阻塞版本BRPOP避免空轮询。
    • 缺点：无消息确认机制，需要结合确认机制，需结合AOF持久化减少丢失风险；高级需求（如延时队列）需要额外设计。
• 排行榜与实时排名
  • 作用：根据分数动态排序，商品销量榜，用户贡献榜。
  • 技术点：
    • 用Sorted Set存储：ZADD rank:game user:100 95（用户 100 分数 95），ZRANGE rank:game 0 9 WITHSCORES 取前 10 名。
    • 支持分数自增(ZINCRBY)，适合动态更新排名。
• 分布式锁
  • 作用：在分布式系统中保证临界资源的互斥访问（如库存扣减、订单创建）
  • 优化：使用Redisson框架，支持自动续期、公平锁、可重入等高级特性。
• 用户行为分析
  • 记录用户行为状态，快速统计群体特征。
  • 技术点：
    • 用BitMap存储每日登录状态：SETBIT login：20201001 user:100 1(用户100在20201001登录)通过BITOP作位运算统计活跃用户。
    • 用SET存储用户标签：SADD tag:view:goods100 :100，通过交集（SINTER）找共同标签用户。
• 地理信息服务
  • 作用：存储地理位置，实现附近搜索，距离计算等功能；
  • 技术点：
    • 用Geospatial命令：GEOADD shops 116.40 39.90 shop:1 存储经纬度，GEORADIUS shops 116.40 39.90 5 km 查找 5 公里内的商家。
• 会话存储
  • 作用：存储用户登录状态(如Session、Token)，支持分布式系统共享会话。
  • 技术点：
    • 用String存储Session/Token：SET session：user100 ”xxx“EX 7200(2小时过期)。
    • 结合EXPIRE自动销毁过期会话，减轻服务器存储压力。

缓存场景

缓存关键问题：数据一致性、可用性、内存效率。同时规避缓存常见风险（如穿透、击穿、雪崩）。

1. 缓存穿透：避免”不存在的数据“，穿透到数据库。
   问题本质：请求查询 不存在的数据，导致缓存无法命中。所有请求都直接打到数据库，导致数据库压力骤增。
   解决方案：

   • 空值缓存：数据库给查询为空时，可以将空值存入缓存。并设置较短的过期时间。避免重复穿透。 恶意攻击会导致内存膨胀。
   • 布隆过滤器：在缓存前加一层布隆过滤器，将数据库中存在的key提前存入过滤器，请求先过过滤器。
   • 参数校验：接口层直接拦截非法参数(如id<0，非预期格式的key)，从源头阻断无效请求。

2. 缓存击穿：避免热点key过期，导致数据库瞬间过载。

   • 问题本质：某个高频访问的热点key过期瞬间大量请求同时命中失效的缓存，全部穿透到数据库，造成数据库“瞬间峰值”。
   • 解决方式：
     • 互斥锁（分布式锁）：缓存未命中时，只有一个请求能获取锁并查询数据库，其他请求自选等待（或直接返回默认值），避免“并发穿透。注意：锁过期时间需要大于数据库查询时间，防止锁提前释放导致并发问题；同时注意避免死锁。
     • 热点key永不过期
       • 业务层不设置TTL，通过后台定时任务(如Cron脚本主动更新（如每小时更新商品信息)。
       • 若数据需要实时更新，壳子啊数据变更时主动SET命令覆盖缓存，而非TTL过期。
     • 过期时间错开：对同类热点key设置随机过期时间（如基础过期时间+5~8分钟随机值）。

3. 缓存雪崩问题，避免大量key集体过期/集群宕机导致数据库崩溃
   问题本质：
   同一时间段内大量缓存key集中过期，请求全部穿透到数据库。
   Redis缓存集群整体宕机，缓存层整体失效。所有请求直接打向数据库。
   解决方法：

   • 针对大量key同时过期：给每个key设置随机过期时间。分散过期时间。
   • 针对集群宕机：
     • 缓存使用集群高可用
     • 多级缓存：在Redis之前使用本地缓存(如：Caffeine、GuavaCache)，即使Redis宕机本地缓存也可以暂代部分请求，减轻数据库压力。
     • 熔断降级：通过监控工具（如Prometheus+Grafana）实时检测数据库压力。当压力超过指定阈值时，出发熔断（直接返回默认值或错误提示），避免数据库崩溃。
     • 流量控制：结合网关做接口限流，限制单位时间内的请求量。

数据一致性

缓存与数据库 尽量保持一致，避免缓存存旧数据，数据库存新数据 的矛盾场景。

1. 选择合适的 更新策略：
2. 处理缓存更新失败问题：
   • 若数据库更新成功，但删除缓存失败，会导致缓存残留旧数据。解决方案：
     • 重试机制：删除缓存失败后，通过 本地重试机制或消息队列 异步重试（如将”删除缓存任务存入队列中，失败后重新消费），确保缓存最终被删除。
     • 版本号+时间戳：缓存中存储“数据+版本号”，查询时对比数据库版本号，若缓存版本低则主动更新。

相关优化

Redis是内存数据库，需合理管理内存，避免内存溢出 性能下降。

1. 缓存key的设计：
   • 简洁且唯一：用“业务前缀+唯一标识”格式（如user:session：1001、goods:detail:abc123)避免key冲突
   • 避免过长：key过长会增加内存占用。
   • 避免大量小key，大量零散的小key会浪费内存（如 user💯name、user💯age）建议使用Hash合并（如 user:100 {name: “xxx”, age: 20}）。
2. 合理配置淘汰策略：当Redis内存到达maxmemory阈值时，需通过淘汰策略释放内存，避免OOM内存溢出。需根据业务选择策略：
   • 核心策略推荐：
     • LRU：淘汰 最近最少使用的key（适合热点数据场景，如商品详情），对应配置 maxmemory-policy allkeys-lru（所有 key 中选 LRU）或 volatile-lru（只在设置了 TTL 的 key 中选 LRU）。
     • LFU：淘汰最近访问频率最低的key（适合长期低频访问数据，如历史订单）。对应配置：allkey-lfu或volatile-lfu。
   • 避免使用的策略：
     • noeviction(默认)：内存满时，直接拒绝写请求，会导致业务报错，除非是只读场景。
     • random：随即淘汰，可能淘汰热点数据，不推荐。
3. 控制缓存粒度与过期时间。
   • 缓存粒度不宜过粗过细：
     • 过粗：导致缓存数据冗余，更新世需全量替换，浪费带宽和内存。
     • 过细：将对象每个属性单独存储，导致 key数量增加，和查询次数增多。
     • 建议：按“业务查询维度”设计粒度，缓存对象采用聚合数据。
   • 过期时间合适

监控与运维

• 核心指标：需要实时监控Redis的缓存命中率(目标>=95%)，内存使用率、key过期数量、数据库访问量等。当指标异常时(如命中率骤降、内存超阈值) 及时告警。
  • 工具推荐：Prometheus+Grafana、Redis Insight。
• 持久化配置：若缓存数据需要重启后恢复(如热点商品缓存)，需要开启AOF和RDB持久化‘
  • 优先使用AOF+RDB混合持久化。AOF保证数据不丢失(每秒刷盘)，RDB用于数据快速恢复。
  • 若缓存数据可重建（如数据库重新加载），可关闭持久化，减少IO操作。