面试题：Redis字典在分布式缓存中的应用原理

Question

请阐述Redis字典数据结构在分布式缓存场景下是如何工作的，包括数据的存储、读取以及缓存更新策略。

Answer 1

数据存储

1. 结构：Redis字典是基于哈希表实现，每个哈希表由数组和链表组成。在分布式缓存场景中，数据以键值对的形式存储在哈希表中。
2. 分布：通常借助一致性哈希算法，将数据均匀分布到集群的各个节点。每个节点维护自己的哈希表，存储分配到该节点的键值对。

数据读取

1. 定位：客户端发送读取请求，根据一致性哈希算法计算出键所在的节点。
2. 查询：该节点在本地哈希表中通过键查找对应的值，由于哈希表的查找时间复杂度接近O(1)，能快速返回结果。

缓存更新策略

1. LRU（最近最少使用）：当缓存达到容量上限时，淘汰最长时间未被使用的键值对。Redis会为每个键维护一个访问时间戳，根据这个戳来判断是否淘汰。
2. LFU（最不经常使用）：淘汰使用频率最低的键值对。Redis通过记录每个键的访问频率来实现，频率低的优先淘汰。
3. 定时过期：为每个键设置过期时间，当键过期时，自动从缓存中删除。在分布式场景下，各个节点独立管理各自键的过期。
4. 主动更新：当数据在源数据库更新后，主动调用Redis的API更新相应的缓存数据，确保缓存与数据库数据的一致性。