Redis超详细教程.pdf

在深入讲解Redis超详细教程之前，需要先理解缓存的基本概念。缓存是一个系统或应用用来暂时存储频繁使用的数据或计算结果的临时存储结构，目的是为了减少数据的获取时间，提高系统的性能。在计算机硬件中，CPU一级、二级缓存保存了CPU最近经常访问的数据，内存保存CPU经常访问硬盘的数据，硬盘也有大小不一的缓存，甚至是物理服务器的Raid卡也有缓存，这些都是为了加速CPU访问硬盘数据的目的。缓存速度比原始数据存储介质要快，因为CPU的速度通常比硬盘快很多，所以缓存的存在可以大幅提升CPU的工作效率。接下来，本文将介绍系统缓存和用户层缓存的详细信息。系统缓存可以分为buffer和cache两部分。Buffer，即缓冲，通常用于写操作，用于临时存储数据，将数据先写入内存然后写入磁盘。CPU会先将数据写入内存中的磁盘缓冲区，然后就认为数据已经写入完成，之后由内核在后续时间将数据写入磁盘。因此，如果服务器突然断电，内存中的部分数据可能会丢失。Cache，即缓存，通常用于读操作，它将频繁访问的数据保存在最近的位置，便于快速读取。例如，CPU读文件时，如果内存中没有所需数据，则先从硬盘读到内存再读到CPU。用户层缓存具体包括DNS缓存、浏览器缓存和CDN缓存。DNS缓存是存储域名解析结果的临时存储结构，以加快域名解析的速度。浏览器缓存则存储在客户端，用于快速读取之前访问过的资源。CDN缓存指的是通过将网站内容分发至全球不同地区的缓存节点，为用户提供更快的内容获取速度。详细来说，用户层缓存中的DNS缓存会自动过期，即给缓存数据设置有效时间，超出时间后自动过期删除。此外，也有强制过期，源网站更新后，CDN不会自动更新，需要强制使图片缓存过期。浏览器缓存则有命中率的概念，默认情况下，在60秒之内对同一个域名的访问，浏览器将不再进行DNS解析。用户可以查看Chrome浏览器的DNS缓存状态，方法是输入chrome://net-internals/#dns。浏览器缓存过期机制包括最后修改时间、Etag标记和过期时间。系统在调用文件时会获取文件的最后修改时间，如果没有变化则返回304状态码，告诉浏览器可以使用本地缓存资源。Etag标记是基于内容是否发生改变的判断方式，如果基于Nginx的etagon实现，会返回资源是否变化的标识。过期时间是服务器告诉浏览器资源的最大生存时间，通常会设置默认值为30天。浏览器会根据本地时间计算缓存数据是否超过了最大生存周期。 CDN（内容分发网络）是另一种缓存形式，它通过将网站内容分发至全球的加速节点，利用全球调度系统，使用户能够就近获取内容，从而有效降低访问延迟，提升服务可用性。CDN可以减轻机房的带宽压力，因为它可以直接向用户返回内容，而不是让用户访问主站。同时，CDN还能解决不同运营商之间的互联问题，即让联通的网络访问联通节点，电信的网络访问电信节点。另外，CDN还能解决用户访问地域问题，实现内容的就近分发。用户请求CDN流程一般会提前对静态内容进行预缓存，避免大量的请求回源，导致主站网络带宽被占满而无法更新数据。CDN根据资源访问热度的不同，将数据进行不同级别的缓存，例如访问量最高的资源存放在CDN边缘节点的内存中，其次的存放在SSD或SATA中，再次的放在云存储中。这样的设计兼顾了速度与成本。缓存机制在当今的IT技术中扮演着至关重要的角色，无论是系统缓存还是用户层缓存，都能够显著提高数据读写的效率，减少延迟，从而提升用户体验。在接下来的Redis教程中，我们将详细讲解Redis缓存数据库的相关技术细节和应用实践。