Redis最常见的5种应用场景

ゝ一世哀愁。 2023-10-16 17:29 113阅读 0赞

Redis作为当今最流行的内存数据库，已经成为服务端加速的必备工具之一。对于Redis为什么那么快？以及Redis采用单线程，但为什么反而获得更高的性能的疑问，在之前的[Redis为什么那么快？][Redis]一文中，已经有所介绍。

今天通过这篇，我们来了解一下Redis最常见的5种应用场景。您可以通过[视频][Link 1]来学习，如果您不方便观看视频，也可以通过文字内容学习，文字部分做了更概要的总结。

### 缓存（Cache） ###

Redis的第一个应用场景是Redis作为缓存对象来加速Web应用的访问。

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在该场景下，有一些存储于数据库中的数据会被频繁访问，如果频繁的访问数据库，数据库负载会升高，同时由于数据库IO比较慢，应用程序的响应会比较差。此时，如果引入Redis来存储这些被频繁访问的数据，就可以有效的降低数据库的负载，同时提高应用程序的请求响应。

### 会话存储（Session） ###

使用Redis来存储会话（Session）数据，可以实现在无状态的服务器之间共享用户相关的状态数据数据。

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当用户登录Web应用时候，将会话数据存储于Redis，并将唯一的会话ID（Session ID）返回到客户端的[Cookie][]中。当用户再向应用发送请求时，会将此会话ID包含在请求中。无状态的Web服务器，根据这个会话ID从Redis中搜索相关的会话数据来进一步请求处理。

> 这里需要注意的是，Redis是内存数据库，如果采用单实例部署。那么当Redis服务器故障重启之后，所有的Session会话会消失，用户不得不重新登录来获取新的Session。所以，当拿Redis来存储Session的时候，建议采用[主从的集群模式][Link 2]来部署。这样，即使主服务器挂了，马上有从库接管流量，不影响用户的使用。

### 分布式锁（Distributed Lock） ###

当我们在应用中部署了多个节点，这些节点需要操作同一个资源的时候会存在竞争。此时，我们可以使用Redis来作为分布式锁，以协调多个节点对共享资源的操作。

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这里主要是用Redis的原子操作命令：`SETNX`，该命令仅允许key不存在的时候才能设置key。

下图展示了一个简单用例。Client 1通过`SETNX`命令尝试创建lock `1234abcd`。如果当前还没有这个key，那么将返回1。Client 1获得锁，就可以执行对共享资源的操作，操作完成之后，删除刚刚创建的lock（释放分布式锁）。如果Client 1在执行`SETNX`命令的时候，返回了0，说明有其他客户端占用了这key，那么等待一段时间（等其他节点释放）之后再尝试。

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上面这个简单实现虽然可以满足很多用例，但它并不具备良好的容错机制。如果要在生产上是用的话，更推荐采用一些更高质量的分布式锁实现。比如，Java平台的话，可以选择：Redisson.

### 速率限制器（Rate Limiter） ###

由于Redis提供了计数器功能，所以我们可以通过该能力，配合超时时间，来实现速率限制器，最常见的场景就是服务端是用的请求限流。

一个基本的限速实现如下图：

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根据用户id或者ip来作为key，使用`INCR`命令来记录用户的请求数量。然后将该请求数量与允许的请求上限数量做比较，只有低于限制的时候，才会执行请求处理。如果超过限制，就拒绝请求。

同时，请求数量的计数器需要设置一个时间窗口，比如：1分钟。也就是没过一分钟时间，计数器将被清零，重新计数。所以，当一个时间窗口中被限流之后，等到下一个时间窗口，就能恢复继续请求。以实现限制速率的效果。

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除了时间窗算法之外，漏桶算法也能通过Redis来实现。

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### 排行榜（Rank/Leaderboard） ###

由于Redis提供了排序集合（Sorted Sets）的功能，所以很多游戏应用采用Redis来实现各种排行榜功能。

![Sorted Sets][]

排序集合是唯一元素（比如：用户id）的集合，每个元素按分数排序，这样可以快速的按分数来检索元素

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### 小结 ###

Redis的应用非常广泛，这里仅总结了一些常见的用法。除此之外，还有很多有意思的应用，这取决于业务场景。大家可以举一反三。

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[Redis]: https://www.didispace.com/article/youtube/20231001-why-redis-so-fast.html
[Link 1]: https://www.bilibili.com/video/BV16C4y1o7Ue/?vd_source=0a220127073c92f5f22aecdc741c7231
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[Cookie]: https://www.didispace.com/article/youtube/20230927-tracking-cookie.html
[Link 2]: https://www.didispace.com/installation-guide/middleware/redis-master-slave.html
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[Sorted Sets]: https://img-blog.csdnimg.cn/f08d7b3f8e6c495ebc743ceb30ffc545.png
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