Redis分散式緩存

一、Redis分散式緩存實現

Redis作為一個分散式緩存，最主要的功能就是緩存和查詢數據。它的實現有兩種方式：單機（standalone）和集群（cluster）。

單機方式最大的缺陷就是緩存不夠靈活，當需要增加緩存容量時，需要停止服務，重新調整容量，再啟動服務；而集群方式可以避免這個問題，因為緩存可以動態擴容，不需要停機。

另外，集群方式還有更高的性能和可靠性。當緩存單點故障時，集群可以保持數據的完整性，不會出現數據丟失的問題。

二、Redis分散式部署

Redis可通過哨兵模式（Sentinel）或集群模式（Cluster）來實現分散式部署。

哨兵模式： Redis哨兵模式是一種基於主從複製的高可用保障方案，適合部署小規模的Redis集群。每個Redis主節點都會有多個從節點，當主節點出現故障時，從節點可以接管主節點的工作，保證服務的可用性。

集群模式： Redis集群模式是一種基於分片的分散式緩存方案，適合部署大規模的Redis集群。由於採用了分片方式存儲數據，可以平衡節點的負載，提高集群的性能。

三、Redis分散式緩存原理

Redis分散式緩存採用了一種稱為「虛擬槽（slot）」的方式來實現分片。這種方式可以將數據劃分為多個槽，每個槽可以存儲一個鍵值對。Redis節點根據計算出的哈希值決定所要操作的槽，不同節點對應不同的槽，這樣就實現了分散式緩存。

// Redis虛擬槽例子
hash_slot = CRC16(key) & 0x3FFF;

四、Redis分散式緩存是什麼意思

Redis分散式緩存是指將多個Redis節點組成一個集群，用於存儲和查詢數據，提高系統的性能和可靠性。

五、Redis分散式鎖

Redis分散式鎖是指利用Redis的單線程特性，通過在Redis中設置一個鍵來實現鎖的功能，避免並發問題。

六、Redis分散式鎖使用場景

Redis分散式鎖主要應用在以下場景：

1. 分散式系統任務調度： 多個節點同時觸發一個任務，通過Redis分散式鎖保證只有一個節點執行任務。

2. 資料庫讀寫： 在多線程並發訪問資料庫時，為了避免並發問題，可以通過Redis分散式鎖保證只有一個線程訪問資料庫。

3. 分散式應用競爭資源： 多個分散式節點共享同一個資源，通過Redis分散式鎖避免資源訪問衝突。

七、Redis分散式鎖面試題

// Redis分散式鎖的實現方式
public boolean lock(String key, String value, long expireTime) {
    if (redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, value)) {
        redisTemplate.expire(key, expireTime, TimeUnit.SECONDS);
        return true;
    }
    String currentValue = redisTemplate.opsForValue().get(key);
    if (StringUtils.isNotBlank(currentValue) && Long.parseLong(currentValue) < System.currentTimeMillis()) {
        String oldValue = redisTemplate.opsForValue().getAndSet(key, value);
        if (StringUtils.isNotBlank(oldValue) && oldValue.equals(currentValue)) {
            redisTemplate.expire(key, expireTime, TimeUnit.SECONDS);
            return true;
        }
    }
    return false;
}

public void unlock(String key, String value) {
    try {
        String currentValue = redisTemplate.opsForValue().get(key);
        if (StringUtils.isNotBlank(currentValue) && currentValue.equals(value)) {
            redisTemplate.opsForValue().getOperations().delete(key);
        }
    } catch (Exception e) {
        // log.error("unlock error", e);
    }
}

八、Redis分散式緩存方案

Redis分散式緩存方案主要分為兩種：哨兵模式和集群模式。

1. 哨兵模式： Redis哨兵模式適合小規模的緩存集群，通過主從複製實現高可用性保障。

2. 集群模式： Redis集群模式適合大規模的緩存集群，可以水平擴展節點數量，提高系統的性能。

九、Redis分散式緩存更新

Redis分散式緩存更新通常有三種方式：

1. 緩存數據自動失效： 在緩存數據寫入時設置過期時間，到期後自動清除數據，適合於緩存數據不需要實時更新的場景。

2. 緩存數據手動失效： 在數據發生變更時，通過程序清除緩存，適合於數據更新頻率較低的場景。

3. 定時過期+非同步更新： 在緩存數據失效前一段時間，通過程序非同步更新緩存，保證緩存數據的實時性。

十、Redis分散式緩存面試題

1. Redis如何實現分散式緩存？ Redis採用「虛擬槽」方式實現分片，在多個節點上分布存儲緩存數據，提高系統性能。

2. Redis分散式鎖怎麼實現？ Redis分散式鎖利用單線程特性，在Redis中設置一個鍵來實現鎖的功能，避免並發問題。

3. Redis集群模式和哨兵模式有什麼區別？ Redis集群模式適用於大規模的緩存集群，可以動態擴展緩存節點，提高系統性能和可靠性；而哨兵模式適用於小規模的緩存集群，通過主從複製實現高可用性。