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2024年4月14日发(作者：什么是字符串常量)
基于Redis技术的页面缓存研究
作者：秦溧 艾青
来源：《科技风》2021年第12期
摘要：随着互联网业务的逐渐扩大，用户对相同数据访问的相对集中，从而出现关系型数
据库管理系统负担加重，数据库响应效率低下，浏览器上响应延迟等重大问题。基于此，提出
采用Redis高性能分布式内存缓存服务器的这一技术，来解决因数据量过大导致页面响应延迟
的问题。通过实验以及和传统关系型数据库对比的结果表明，利用缓存技术查找数据，可以在
一定程度上减少对数据库的访问，同时加快Web等应用的响应速度，提高用户体验感。
关键词：Redis;Sql;缓存;数据库
中图分类号：TP311.5文献标识码：A
目前我们所设计的系统采用的是关系型数据库，将数据存储到该系统中，再通过服务器从
中获取数据，并在浏览器上显示出来。但随着数据量逐渐增大，用户度对相同数据访问的集
中，就会出现关系型数据库管理系统负担加重，数据库响应效率低下，浏览器上响应延迟等重
大问题。特别是当我们在开发Web应用时，前端界面成为了不可获取的一部分，但是每次用
户对我们的网页进行访问时，都要重新加载一次静态资源，从而加重服务器的负担，造成网上
显示延迟等问题，在很大程度上影响了用户体验感。基于以上问题，本文结合Redis高性能分
布式内存缓存服务器技术，对页面进行分布式管理。并通过实验和对比证实了利用缓存技术查
找数据，可以在一定程度上减少对数据库的访问，同时加快Web等应用的响应速度，提高用
户体验感。
1 Redis概述
1.1 Redis的特性
Redis是一个基于键值对的存储结构的系统，也是类属于NOSQL的一种，它可以利用多
种不同的键值对数据类型来满足于不同的存储需求，Redis优势主要包括：
（1）性能高。由于Redis是NoSql数据库，Redis的所有操作都是直接操作于内存之中，
它的运行速度相比较于MySQL这一类传统的关系型数据库，就好比是在内存中进行读写和在
硬盘中进行读写的差距;
（2）可使用的数据类型非常丰富，Redis能够支持二进制的Hash，Set，String，List等数
据类型的操作;
（3）支持事务，操作都是原子性，所谓的原子性就是对数据的更改要么全部执行，要么
全部不执行;
（4）丰富的特性，Redis还支持publish/subscribe，通知，key过期等等特性。基于上述优
势，Redis技术最大的应用场景就是用来做缓存。缓存技术可以大大减轻服务器的压力，减少
数据丢失，提高系统中数据的一致性和完整性。[1]
Redis对于不同的常见数据类型来说，指令既有相同的，也有针对不同数据类型的特殊指
令。同时Redis具有Java版本客户端Jedis，Jedis拥有Java的主要特性之一多线程处理，通过
线程来优化系统资源，通过线程操作Redis的数据，并根据实际情况对线程进行回收，极大的
提高的Redis的使用效率。在提高数据获取速度时，我们需要用一些缓存技术，Redis的最大
优势在于可将数据缓存到内存并能够分片存储，同时拥有很高的读写效率。[2]
在这个基础之上，Redis还可以使用各种不同方式的排序，以此来满足各种不同业务的需
求，为了不影响查询数据的速度，数据一般都是先在内存中缓存下来，区别就是Redis会在经
过一段周期后的将更新后的数据重新在磁盘中进行写入和覆盖，又或者会把进行修改的操作写
入记录文件中，再将此文件追加到之前的記录文件中。前者为默认的RDB存储模式，所谓
RDB，就是将数据写入到一个临时的文件。等到持久化结束之后，用这个临时文件，替换掉上
次旧的持久化的文件，从而达到恢复数据的目的。优点，是只需要通过使用单独子进程来进行
持久化操作，并不需要主进程进行任何的IO操作，从而保证了redis的高效性;缺点，RDB会
间隔一段时间再进行持久化操作，如果在持久化期间，redis发生了故障，会出现数据的丢失
情况，所以这种方式更适合对数据要求不严谨的时候。由于只需要对界面的数据进行缓存，所
以本文采用RDB存储模式技术便可达到需求。
1.2 Redis存储机制
其存储机制默认设置为如果更改了一个Key，则间隔900秒之后进行一次持久化存储。如
果更改了十个Key则300秒之后进行一次持久化存储，如果更改一万个Key则自修改之时
起，一分钟之后进行一次持久化存储，持久化完成后，将临时文件替换掉旧的RDB。
使用RDB恢复数据也非常简单，实际上只需重启Redis服务即可完成。启动的时候，
redis的sever会从文件中先同步数据，第二种方式是AOF，是将执行过的指令记录
下来，数据恢复时，按照从前到后的顺序再将指令执行一遍从而实现数据的恢复。优点，可以
保持更高的数据完整性。例如，如果设置追击File的时间是一秒，那么一旦Redis发生了故
障，最多只会丢失那一秒的数据。且如果日志写入不够完整，支持通过RedisCheckAof来进行
日志修复，Aof文件没备注right之前可以删除其中的某些指令。缺点，aof比rdb文件大，且
恢复速度慢，因为它是以记录操作数据为主的。
此外，通信业务的数据大部分都是数字信息，如手机号码、imsi码等，采用az，AZ，09
组成的62进制替代10进制可以大大的节约内存，手机号码可以从11位压缩到6位，imsi码
可以从15位压缩到9位。由此可以进一步节约内存。[3]
redis的应用目前已经十分广泛，国内的淘宝，新浪，以及国外的GitHub等都在使用Redis
的缓存服务。
当然，在使用Redis缓存技术之前，必须搭建分布式数据存储系统。为了进一步提高
Redis的分布式数据存储的效率，必须同时要考虑到数据库的负载情况，因此在开发时还需要
额外搭建另一个分布式存储系统。传统的关系型数据库采用中央处理器或者是内存的使用来进
行代价的评估，但对于这种系统的存储方式和数据类型往往不是很全面。在实际运行的过程
中，对多类资源数据进行实时的统计，当完成对执行处理任务的线程后，完成对永不服务的主
线程的响应，再以此为基础，确定各个影响数据存储有效性的影响因素，实现对分布式数据的
可靠性评测和存储。[4]
2 采用Redis进行页面缓存的设计方案，以及后台配置文件的编写
2.1 Redis解决页面缓存问题的方案设计
Redis作为一个NoSQL数据库，它的简单易用是它最主要的特点。它的本质其实是和布隆
过滤器[5]类似，只是作为一个服务器和数据库之间的一个缓冲区，当用户要访问数据库时，
先访问Redis，如果Redis中有所需要的数据，便直接取出，返回到服务器;如果没有，便去访
问数据库，将数据库中的数据返回给服务器，同时将数据保存一份到Redis中，便于下次的取
和用。
根据此特性，我可以解决页面缓存的问题。实际上，我们的前端界面的静态资源，对用户
体验感影响最大的，便是我们界面上的图片信息，因为这是用户最容易注意到的，也是经常在
改变的，所以我们需要将界面上的图片信息，缓存到我们的Redis数据库中。
由于Redis存储机制是以键值对的形式进行存储的，因此，我们只需要通过后端来实现，
将图片的索引作为键，将图片的路径等信息以JSON的形式作为值缓存到Redis中，从而达到
无需访问数据库，便可加载图片的目的。当然，如果我们后期需要对图片进行更新，用户也只
需要重新加載一次页面便可更新Redis中的缓存信息。
2.2 Redis缓存技术设计流图
该图用于展示服务器在进行数据存取时和Redis以及数据库之间的交互流程，如图1所
示，当服务器要获取相应的数据时，先从Redis中获取，如果命中，则直接返回给服务器;如果
未命中，则再从数据库中获取，获取到数据后，返回给服务器，并更新Redis中的内容。
2.3 Redis配置文件信息
配置使用Redis所需要的相关信息，如图2所示：
（1）se：数据库索引，在使用Redis时，由于Redis有16个内置库，需
要标明使用哪个数据库，默认是用的是下标为0的库，这里设置的是索引为1的库;
（2）：Redis服务器地址，由于Redis是分布式的缓存数据库，所以需要
单独部署到一台计算机上，这里部署到的是Linux虚拟机上，虚拟机的IP地址是：
192.168.220.128，所以Redis的服务器地址是：192.168.220.128;
（3）：Redis服务器连接端口，Redis的配置文件中，端口号默认配置为
6379;
（4）rd：Redis服务器连接密码，其实Redis默认连接是没有密码的，
这里为了保险起见在Redis的配置文件中设置连接Redis的密码为：imooc;
（5）ive：连接池最大连接数，这里可以设置同时访问Redis的连
接数量，如果设置为负值则表示没有连接的限制;
（6）t：连接池最大阻塞等待时间，是指建立连接的最大等待时
间，毫秒为单位，如果是负值，则表示永远等待;
（7）e：连接池最大空闲连接，如果超过最大空闲连接数，会将对
象丢弃;
（8）e：连接池最小空闲连接，如果小于最小空闲连接数，会创建
新的连接对象，以此来保持空闲连接数量大于等于最小空闲连接数;
（9）t：连接超时时间。
3 实验结果及分析
本文通过采用RedisDesktopManager图形化Redis管理工具来对实验结果进行分析和研
究。
如图3所示，在db0这个数据库中，有8个数据键，这8个数据键分别对应8种不同类别
的图片资源信息，如表1所列：
这样，在获取value1所对应的值时，只需要在后端通过键shopcategorylist_allfirstlevel，便
可直接在Redis中获取到值，而无需再次通过数据库进行查询操作，极大程度上改善了系统的
效率。将不使用Redis的传统关系型数据库和采用Redis的数据库进行对比，会发现采用Redis
有以下好处，如表2所列：
4 结语
基于Redis技术的分布式数据存储方法，可以解决因数据量逐渐增大，用户对相同数据访
问的集中，而出现关系型数据库管理系统负担加重，数据库响应效率低下，浏览器上响应延迟
等重大问题。本文通过实验以及对比证实了可以利用缓存技术查找数据，可以在一定程度上减
少对数据库的访问，同时加快Web等应用的响应速度，提高用户体验感。
参考文献：
[1]宁方美，贺雪梅，牟晋娟.SpringBoot集成Redis缓存技术在企业一卡通系统中的应用[J].
电子技术与软件工程，2019（24）：133134.
[2]叶朋.网站访问性能优化的研究与实现[D].哈尔滨理工大学，2020.
[3]徐茂红，王飞，张明.基于大数据量的Redis技术应用与研究[J].信息技术与信息化，
2019（11）：228230.
[4]宋云奎，吴文鹏，赵磊，莫剑峰，黄俊涛.基于REDIS的分布式数据存储方法[J].计算机
产品与流通，2020（08）：106.
[5]王伟晨.基于布隆过滤器算法的数据检索误判率研究[J].计算机产品与流通，2020
（03）：260261.
基金项目：辽宁科技大学大学生创新创业训练计划资助项目（2）辽宁科技大
学优秀人才项目（2018RC05）
作者简介：秦溧（2000—），男，重庆荣昌人，本科在读生，软件工程专业。
*通讯作者：艾青（1980—），男，汉族，辽宁辽阳人，博士，副教授，硕士生导师，从
事软件工程、机器学习、人工智能研究。
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