提高系统架构的性能，增加缓存层是常见的优化方式，redis和memcache是当前采用较多的缓存组件，redis被称为数据结构数据库
redis和memcache的区别：
redis和memcahce都是基于内存的key-value存储
memcache的事件模型是多线程reactor模型, 性能更好，但是只支持一种key-value类型，复杂的数据结构需要用户自己做序列化
redis是单线程，但是支持更多的数据结构，并且支持持久化和主从复制
redis常作为互联网高并发请时的中间件，但是会有以下常见的三种问题：
1.缓存穿透：查询的数据不存在，缓存和数据库中都没有，大量的这种请求就会对数据库造成压力
解决方案：
a.使用布隆过滤器，即位图bitmap，尽可能将所有可能的不存在数据都保存下来，过滤掉不存在的请求
b.即使数据不存在，也要添加到redis缓存里，将value设成空，避免频繁访问数据库
2.缓存击穿：查询的某一条热点数据在缓存中已过期，此时有大量针对此条数据的访问，由于缓存查询不到会造成都到数据库中查询，导致数据库压力飙升
解决方案：
a.利用redis自带的setnx实现分布式锁，当key已过期时，加上分布式锁，获取到锁就到数据库中查询并更新缓存，获取不到锁说明有其他线程已经在查询数据库，睡眠一会尝试再次从redis缓存中查询
3.缓存雪崩：当redis重启或者大量key同时全部过期，此时若有大量请求，称为缓存雪崩，会对数据库造成更大的压力
解决方案：
a.和缓存击穿一样，使用分布式锁或者队列减轻数据库压力，但是会造成请求堵塞
b.针对大量key全部过期这种，可以在设置过期时间设置随机值，防止同时过期
以下是redis的部分实现：
1.独有字符串结构封装，大概类似std::string的实现，自动扩展，动态伸缩
2.redis字典使用哈希表，两张哈希表支持rehash重新散列，采用渐进rehash，大量数据不能一次性重新散列完毕
3.redis使用的数据结构有动态字符串、双端链表、哈希表、跳跃表、整数集合、压缩列表
4.redis为键值存储，键都是字符串，值有五大对象，字符串对象(SET)、列表对象(RPUSH)、哈希对象(HSET)、集合对象(SADD)、有序集合对象(ZADD)
5.每种对象都有2种编码方式，有序集合列表中可以使用整数集合或者ZSET结构，ZSET结构是由跳跃表加字典方式实现，跳跃表保证集合有序，插入logn，字典保证访问O1
6.过期删除支持毫秒、秒、具体时间，过期键删除方式是惰性删除加定期删除
7.rdb支持手动备份，save阻塞，bgsave子进程创建不阻塞，rdb保存数据结构，aof保存命令可能重复，所以支持aof重写采用子进程加重写缓冲区去重
两种持久化方式的区别：
rdb方式为定时快照方式，一次性保存内存中所有数据，采用子进程不阻塞主进程，无数据重复，体积小，重新加载恢复也快，缺点是定时保存过程中出现宕机，相比aof会丢失更多数据
aof方式每条命令都会立刻刷新到aof文件里，数据保存更完整，缺点是宕机后重新加载文件相比rdb较慢，另外aof开启了强制同步磁盘的话redis性能相较rdb稍微有所降低
8.redis采用事件驱动，分为文件事件和时间事件，其中文件事件就是reactor模型，为单线程reactor模型(I/O多路复用+非阻塞I/O)
为什么redis是单线程？
因为redis是纯内存操作，并且内部数据结构设计的比较好，且内部耗时操作都采用子进程操作，所以cpu不是redis的瓶颈，既然cpu不是redis瓶颈，单线程又能减少锁竞争消耗，所以使用单线程
8.redis支持主从复制、哨兵集群、集群节点部署
主从复制：提供数据备份功能，从节点复制主节点数据，但是只有主节点提供服务，主节点宕机，从节点立刻转主，选主算法是raft算法，最先获得其他半数以上节点支持的成为主节点
哨兵：redis高可用方案，负责主从复制故障转移
集群节点：每个节点都提供服务，每个节点协商分别处理不同的槽，也可以和主从复制结合使用，因为redis是单线程，当数据量大的时候，可以采用redis集群多进程的方式加大吞吐量
9.redis也支持发布与订阅，可以用作消息中间件，但是效率应该没有kafka好
10.redis支持事务，具有原子性、一致性、持久性，但是redis不支持事务回滚，如果事务处理过程中某一条指令报错，后续指令会继续执行
11.redis还支持lua语言、排序、二进制数组、慢查询、监视器