面试题：缓存设计之Redis内存优化的复杂场景应用

商品详情页：
- 使用哈希（Hash）结构存储商品详情数据。例如，以商品ID为键，商品的各个属性（如名称、价格、描述等）作为哈希的字段和值。这样可以快速定位和获取特定商品的详细信息，且内存使用相对高效。例如：
```
HSET product:1 name "手机"
HSET product:1 price "2999"
```
购物车：
- 采用哈希结构存储购物车数据，以用户ID为键，购物车中的商品ID及对应数量作为哈希的字段和值。同时，可以结合有序集合（Sorted Set）来记录购物车操作的时间顺序（如果需要按操作时间处理一些事务逻辑）。例如：
```
HSET cart:user1 product:1 2
HSET cart:user1 product:2 1
```
- 对于购物车事务，可以利用Redis的事务（MULTI/EXEC）功能，将多个购物车操作命令组合在一个事务中执行，保证数据一致性。

配置Redis内存限制：在Redis配置文件（redis.conf）中设置 maxmemory 参数，根据服务器实际可用内存，合理限制Redis使用的最大内存。例如：
```
maxmemory 10gb
```
内存淘汰策略：选择 allkeys - lru（最近最少使用）策略。此策略会在内存达到限制时，优先淘汰最近最少使用的键。这样可以保证热门商品数据能长时间保留在缓存中，提高缓存命中率。在Redis配置文件中设置：
```
maxmemory - policy allkeys - lru
```

商品详情页：
- 采用写后更新策略。当商品数据在数据库中更新后，异步更新Redis缓存。可以使用消息队列（如RabbitMQ、Kafka等）来解耦数据库更新和缓存更新操作。例如，数据库更新商品信息后，发送一条消息到消息队列，由专门的消费者从消息队列中获取消息并更新Redis缓存。
- 也可以设置缓存的过期时间（EXPIRE 命令），当缓存过期后，下一次请求时从数据库加载最新数据并重新缓存。
购物车：
- 对于购物车操作，在事务执行成功后立即更新缓存。例如，当用户添加或删除商品时，通过Redis事务确保购物车数据的一致性，同时在事务执行成功后，及时更新购物车对应的哈希结构。

持久化机制：
- 开启AOF（Append - Only File）持久化方式，在Redis配置文件中设置 appendonly yes。AOF会以日志的形式记录每次写操作，在Redis重启时通过重放AOF文件来恢复数据。同时，可以结合RDB（Redis Database）快照持久化，设置合适的快照保存条件（如 save 900 1 表示900秒内至少有1个写操作就进行快照），以便在故障后快速恢复数据。
主从复制与哨兵：
- 配置主从复制，将数据复制到多个从节点，提高数据的可用性。在从节点配置文件中设置 slaveof <masterip> <masterport>。
- 使用哨兵（Sentinel）机制来监控主节点的状态，当主节点发生故障时，自动进行主从切换。在哨兵配置文件（sentinel.conf）中设置监控的主节点信息等参数。

缓存雪崩：
- 设置不同过期时间：为不同商品设置随机的过期时间，避免大量缓存同时过期。例如，商品A的过期时间设置为1 - 2小时内的随机值，商品B的过期时间设置为2 - 3小时内的随机值。
- 使用互斥锁：在缓存失效时，通过互斥锁（如 SETNX 命令）保证只有一个请求去加载数据库数据并更新缓存，其他请求等待。当第一个请求更新完缓存后，其他请求可以直接从缓存获取数据。
缓存穿透：
- 布隆过滤器：在查询数据前，先通过布隆过滤器判断数据是否存在。如果布隆过滤器判断数据不存在，则直接返回，不再查询数据库。布隆过滤器可以使用Redis的 BF.ADD 和 BF.EXISTS 命令实现。
- 缓存空值：当查询数据库发现数据不存在时，也将空值缓存起来，并设置较短的过期时间，避免每次都查询数据库。
缓存击穿：
- 热点数据不过期：对于热点商品，不设置过期时间，由后台定期更新缓存数据。
- 互斥锁：与缓存雪崩中使用互斥锁类似，在单个热点数据缓存失效时，通过互斥锁保证只有一个请求去加载数据库数据并更新缓存。

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