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面试题:Redis单机数据库服务器在复杂业务场景下的数据库布局重构

描述一个复杂的业务场景,例如具有多维度数据统计、实时推荐等功能的系统,当前使用Redis单机数据库服务器,但随着业务增长性能出现瓶颈。请阐述如何对数据库布局进行重构,包括数据结构的重新选型、存储方式的调整、与其他组件的配合等,以满足业务发展需求。
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数据库Redis

知识考点

AI 面试

面试题答案

一键面试

1. 数据结构重新选型

  • 哈希表(Hash)优化:如果之前大量使用简单的字符串键值对存储复杂对象数据,可将相关数据聚合为哈希表存储。例如,在实时推荐系统中,每个用户的推荐列表元数据(如推荐时间、推荐策略标识等)可以存放在以用户ID为键的哈希表中,而不是多个独立的键值对,减少键数量,降低内存碎片。
  • 有序集合(Sorted Set)替代:对于多维度数据统计中涉及排序的场景,若原使用列表(List)存储需要排序的数据,可改为有序集合。比如,在按热度对商品进行实时统计排序场景下,以商品ID为成员,热度值为分数存储在有序集合中,方便快速获取热门商品列表。

2. 存储方式调整

  • 集群化部署:采用Redis Cluster集群方案,将数据分布在多个节点上。每个节点负责一部分哈希槽,通过一致性哈希算法将键映射到具体节点。这样可以有效解决单机容量和性能瓶颈问题,提高系统的可扩展性。例如,将不同用户的实时推荐数据均匀分布在各个节点,避免单个节点数据量过大。
  • 读写分离:引入从节点进行读操作分担,主节点负责写操作。在多维度数据统计场景下,读操作往往较多,从节点可以处理大部分统计查询请求,减轻主节点压力。但要注意数据同步延迟问题,对于实时性要求极高的读操作仍由主节点处理。

3. 与其他组件配合

  • 结合消息队列(如Kafka):在实时推荐场景中,当有新数据产生(如新用户行为、新商品上线)时,先将这些消息发送到Kafka队列。Redis从队列中消费消息,进行实时推荐数据的更新,这样可以削峰填谷,避免瞬间大量数据对Redis造成冲击,保证系统的稳定性。
  • 使用缓存穿透解决方案(如布隆过滤器):为防止大量不存在的数据查询穿透到Redis,结合布隆过滤器。在查询数据前,先通过布隆过滤器判断数据是否可能存在,若不存在则直接返回,减少无效查询对Redis的压力。例如在多维度数据统计时,防止恶意构造不存在的统计维度参数查询。
  • 搭配关系型数据库(如MySQL):对于一些历史数据、复杂关联数据,可存储在MySQL中。Redis存储热点数据和实时数据,当需要获取历史维度统计数据时,Redis可作为缓存层,先尝试从Redis获取,若不存在则从MySQL查询并回写Redis,提高查询效率同时保证数据完整性。