：制作mysql大數(shù)據(jù)表驗證覆蓋索引

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實際項目開發(fā)中現(xiàn)在無法逃避的一個問題就是緩存問題，而緩存問題也是面試必問知識點(diǎn)之一，如果面試官好一點(diǎn)可能會簡單的問你二八定律或者熱數(shù)據(jù)和冷數(shù)據(jù)，但是如果問的深入一點(diǎn)可能就會問到緩存更新、降級、預(yù)熱、雪崩、穿透等問題，而這些問題可能會攔下大部分平時不怎么關(guān)注緩存的朋友，這些問題實際上都和緩存服務(wù)器息息相關(guān)，我們?nèi)粘Ｖ薪?jīng)常使用的緩存服務(wù)器一般有兩種：Redis和Memcached。本篇開始正式進(jìn)入Redis系列文章，本篇主要講講Redis使用單線程為何速度還能如此之快？

既然談到緩存服務(wù)器有兩種，那我們?yōu)楹我x擇Redis呢？Redis與Memcached兩者之間有何區(qū)別呢？

Redis 和 Memcached 的區(qū)別

• Redis支持常見數(shù)據(jù)類型：Redis 不僅僅支持簡單的 key/value 類型的數(shù)據(jù)，同時還提供string(字符串)、list(鏈表)、set(集合)、zset(有序集合)和hash(哈希類型)等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲。而Memcache 只支持簡單的數(shù)據(jù)類型 String。

• Redis 支持?jǐn)?shù)據(jù)的持久化，可以將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)保持在磁盤中，重啟的時候可以再次加載進(jìn)行使用，而 Memecache 把數(shù)據(jù)全部存在內(nèi)存之中。

• 集群模式：Memcached 沒有原生的集群模式，需要依靠客戶端來實現(xiàn)往集群中分片寫入數(shù)據(jù)；但是 Redis 目前是原生支持 Cluster 模式的。

• Memcached 是多線程，非阻塞 IO 復(fù)用的網(wǎng)絡(luò)模型；Redis 使用單線程的多路 IO 復(fù)用模型。
  

Redis是一個key-value存儲系統(tǒng)。它支持存儲的value類型相對更多，包括string(字符串)、list(鏈表)、set(集合)、zset(有序集合)和hash(哈希類型)。這些數(shù)據(jù)類型都支持push/pop、add/remove及取交集并集和差集及更豐富的操作，而且這些操作都是原子性的。在此基礎(chǔ)上，redis支持各種不同方式的排序。為了保證效率，數(shù)據(jù)都是緩存在內(nèi)存中。區(qū)別的是redis會周期性的把更新的數(shù)據(jù)寫入磁盤或者把修改操作寫入追加的記錄文件，并且在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了主從同步。簡單來說 Redis 就是一個數(shù)據(jù)庫，不過與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫不同的是 Redis 的數(shù)據(jù)是存在內(nèi)存中的，所以存寫速度非常快，因此 Redis 被廣泛應(yīng)用于緩存方向。Redis 也經(jīng)常用來做分布式鎖。Redis 提供了多種數(shù)據(jù)類型來支持不同的業(yè)務(wù)場景。除此之外，Redis 支持事務(wù) 、持久化、LUA 腳本、LRU 驅(qū)動事件、多種集群方案。Redis中常用的數(shù)據(jù)類型實際上只有5種：String、Hash、List、Set、ZSet，我們可以先看下這五種基本數(shù)據(jù)類型的用法：

String

• 常用命令：set、get、decr、incr、mget 等。

String 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是簡單的 Key-Value 類型，Value 可以是string或者數(shù)字。常規(guī) Key-Value 緩存應(yīng)用；常規(guī)計數(shù)：博客數(shù)，閱讀數(shù)等。

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Hash

• 常用命令：hget、hset、hgetall 等。

Hash 特別適合用于存儲對象。

List

• 常用命令：lpush、rpush、lpop、rpop、lrange 等。

鏈表是 Redis 最重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之一，Redis List 為一個雙向鏈表，支持反向查找和遍歷，更方便操作，不過帶來了額外的內(nèi)存開銷。

Set

• 常用命令：sadd、spop、smembers、sunion 等。

Set 其實和List都是列表的選項，Set 是可以自動去重的。當(dāng)需要存儲一個不出現(xiàn)重復(fù)數(shù)據(jù)的列表數(shù)據(jù)，Set 是一個最好的選擇。你可以基于 Set 輕易實現(xiàn)交集、并集、差集的操作。

Sorted Set

• 常用命令：zadd、zrange、zrem、zcard 等。

Sorted Set 相比Set增加了一個權(quán)重參數(shù) Score，使得集合中的元素能夠按 Score 進(jìn)行有序排列。

數(shù)據(jù)庫工作模式如果按照存儲方式進(jìn)行劃分可以分成兩種：硬盤數(shù)據(jù)庫和內(nèi)存數(shù)據(jù)庫。Redis讀寫數(shù)據(jù)之所以如此之快實際上就是由于Redis將數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存中，所以在讀寫數(shù)據(jù)時不會受到硬盤I/O速度限制，所以讀寫速度自然很快。而硬盤數(shù)據(jù)庫則是在內(nèi)存中儲存一個索引，然后根據(jù)索引去硬盤中查詢對應(yīng)的值，所以效率肯定會相對更慢。

Redis基于內(nèi)存采用單線程單進(jìn)程模型的Key-Value數(shù)據(jù)庫，經(jīng)過官方測試每秒查詢次數(shù)可以高達(dá)100000+，那為什么Redis如此快呢？最關(guān)鍵的一點(diǎn)其實剛才已經(jīng)提到過，因為Redis完全基于內(nèi)存，Redis接收到的大部分請求都是直接操作內(nèi)存就可以完成的，所以處理請求非常迅速，而且Redis中使用單線程，避免了不必要的上下文切換和競爭鎖機(jī)制，也不會出現(xiàn)頻繁切換線程導(dǎo)致CPU消耗，不會存在多線程的死鎖等一系列問題。在Redis中使用多路復(fù)用I/O模型，而不是非阻塞I/O，非阻塞I/O之前在Nginx提到過，所以我們不重復(fù)介紹，我們重點(diǎn)看看多路I/O復(fù)用模型。

多路I/O復(fù)用模型實際上是使用select、poll、epoll同時監(jiān)聽多個流的I/O事件，在無I/O事件時也就是空閑狀態(tài)下會將線程阻塞，當(dāng)有I/O事件需要處理時，線程就是從阻塞狀態(tài)下喚醒，然后使用epoll輪詢一遍所有發(fā)生I/O事件的流。多路復(fù)用實際上還就是說多個網(wǎng)絡(luò)連接復(fù)用同一個線程，采用多路I/O復(fù)用技術(shù)可以讓單個進(jìn)程高效的處理多個連接請求，且Redis在內(nèi)存中對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，所以數(shù)據(jù)操作速度非常快，所以速度不會受到瓶頸，所以Redis才可以具有很高的吞吐量及性能。Redis的瓶頸主要來源于機(jī)器內(nèi)存或網(wǎng)絡(luò)帶寬，CPU不是Redis的瓶頸所在，再加上單線程更易于實現(xiàn)，所以順理成章Redis采用單線程的方式，但是使用單線程的方式是無法發(fā)揮多核CPU的優(yōu)勢的，比如在進(jìn)行比較耗時的操作時會使得Redis并發(fā)量下降，因為單線程所以某一時刻只能處理一個操作，所以執(zhí)行耗時操作會導(dǎo)致并發(fā)量的下降，有一個簡單的解決方案就是在多核CPU下可以單機(jī)開多個Redis實例來解決這個問題。

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