九、缓存与NoSQL

范围：Redis、MongoDB、Elasticsearch、列式存储、图数据库、时序数据库 知识点数量：212项 返回总目录

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9.1 Redis

9.1.1 数据结构

• 885. String - 掌握字符串操作，理解SDS简单动态字符串
• 886. List - 掌握列表操作和阻塞操作，理解QuickList
• 887. Hash - 掌握哈希操作，理解ZipList和HashTable
• 888. Set - 掌握集合操作，理解IntSet和HashTable
• 889. ZSet - 掌握有序集合和排行榜，理解SkipList跳表
• 890. Bitmap - 掌握位图操作，理解用户签到
• 891. HyperLogLog - 掌握基数统计，理解概率数据结构
• 892. Geo - 掌握地理位置，理解GeoHash编码
• 893. Stream - 掌握消息流，理解XADD/XREAD
• 894. BitField - 掌握位域操作

9.1.2 核心功能

• 895. 过期策略 - 掌握定期删除+惰性删除
• 896. 内存淘汰 - 掌握LRU、LFU、TTL、Random、noeviction策略
• 897. 持久化（RDB） - 掌握快照，理解BGSAVE和fork
• 898. 持久化（AOF） - 掌握追加日志，理解always/everysec/no
• 899. AOF重写 - 掌握BGREWRITEAOF，理解子进程重写
• 900. 管道 - 掌握Pipeline，理解批量操作优化
• 901. 发布订阅 - 掌握Pub/Sub，理解扇出模式
• 902. 事务 - 掌握MULTI/EXEC，理解不保证原子性
• 903. Lua脚本 - 掌握原子操作，理解EVAL命令
• 904. 慢查询日志 - 掌握slowlog，理解性能分析
• 905. 大Key问题 - 掌握大Key发现和拆分
• 906. 热Key问题 - 掌握热Key发现和本地缓存

9.1.3 高可用

• 907. 主从复制 - 掌握全量和增量同步，理解复制积压缓冲区
• 908. 哨兵模式 - 掌握监控和故障转移，理解主观/客观下线
• 909. 集群模式 - 掌握16384槽，理解HashSlot分配
• 910. 数据迁移 - 掌握reshard，理解在线迁移
• 911. 脑裂问题 - 掌握min-replicas-to-write
• 912. Redis 7.0 - 掌握多线程、函数、ACL
• 913. 集群通信 - 掌握Gossip协议
• 914. 故障转移 - 掌握Sentinel选举

9.1.4 应用场景

• 915. 缓存穿透 - 掌握布隆过滤器+空值缓存
• 916. 缓存击穿 - 掌握互斥锁+逻辑过期
• 917. 缓存雪崩 - 掌握随机过期时间+多级缓存
• 918. 分布式锁 - 掌握SET NX EX和Redlock
• 919. 限流 - 掌握计数器、滑动窗口、令牌桶、漏斗
• 920. 排行榜 - 掌握ZREVRANGE
• 921. 会话共享 - 掌握Session存储
• 922. 布隆过滤器 - 掌握RedisBloom
• 923. 延时队列 - 掌握ZSET实现
• 924. 计数器 - 掌握INCR原子操作
• 925. 缓存一致性 - 掌握Cache-Aside/Read-Through/Write-Through/Write-Behind

9.2 MongoDB

9.2.1 基础操作

• 926. 文档模型 - 掌握BSON格式，理解文档限制16MB
• 927. CRUD操作 - 掌握增删改查，理解批量操作
• 928. 聚合管道 - 掌握$match/$group/$sort/$project/$unwind
• 929. 索引 - 掌握单字段、复合、多键、文本索引
• 930. 文本搜索 - 掌握$text和$score
• 931. 地理空间 - 掌握2d/2dsphere索引
• 932. 查询优化 - 掌握explain分析
• 933. 更新操作符 - 掌握$set/$push/$inc/$pull

9.2.2 高级特性

• 934. 事务 - 掌握多文档事务，理解4.0+支持
• 935. Change Stream - 掌握数据变更监听
• 936. GridFS - 掌握大文件存储，理解分块机制
• 937. 分片 - 掌握Chunk和Balancer，理解mongos
• 938. 副本集 - 掌握高可用，理解选举机制
• 939. 数据建模 - 掌握嵌入和引用，理解范式vs反范式
• 940. TTL索引 - 掌握自动过期
• 941. 视图 - 掌握只读聚合视图
• 942. WiredTiger引擎 - 掌握存储引擎，理解文档级锁

9.3 Elasticsearch

9.3.1 核心概念

• 943. 倒排索引 - 掌握Term Dictionary和Posting List
• 944. 索引管理 - 掌握Index设置，理解Shard/Replica
• 945. Mapping - 掌握字段类型，理解dynamic mapping
• 946. 分词器 - 掌握IK分词，理解Analyzer流程
• 947. 查询DSL - 掌握Query Context和评分
• 948. 过滤 - 掌握Filter Context，理解缓存
• 949. 聚合 - 掌握Bucket和Metric聚合
• 950. 相关性评分 - 掌握TF-IDF和BM25
• 951. Near Real-Time - 掌握NRT搜索，理解refresh_interval

9.3.2 集群管理

• 952. 节点角色 - 掌握Master/Data/Coordinating/Ingest
• 953. 分片分配 - 掌握Primary和Replica，理解分配策略
• 954. 集群健康 - 掌握Green/Yellow/Red
• 955. 扩容缩容 - 掌握节点管理
• 956. 脑裂防护 - 掌握discovery.seed_hosts和minimum_master_nodes
• 957. 备份恢复 - 掌握Snapshot和Repository
• 958. 索引生命周期 - 掌握ILM策略
• 959. 集群监控 - 掌握_cat API

9.3.3 应用开发

• 960. Spring Data ES - 掌握集成，理解ElasticsearchRestTemplate
• 961. 全文搜索 - 掌握match和multi_match
• 962. 高亮显示 - 掌握highlight
• 963. 拼音搜索 - 掌握pinyin插件
• 964. 近似搜索 - 掌握fuzzy和wildcard
• 965. 性能优化 - 掌握bulk和routing
• 966. Logstash - 掌握数据同步，理解Filter插件
• 967. Kibana - 掌握可视化，理解Dashboard
• 968. 同义词 - 掌握synonym过滤器
• 969. 跨集群搜索 - 掌握CCS

9.4 其他NoSQL

9.4.1 列式存储

• 970. Cassandra - 掌握宽列存储，理解LSM-Tree
• 971. HBase - 掌握分布式列存储，理解RegionServer
• 972. RowKey设计 - 掌握预分区，理解热点规避
• 973. 布隆过滤器 - 掌握过滤优化
• 974. 协处理器 - 掌握服务端计算
• 975. Compaction - 掌握合并策略
• 976. 数据模型 - 掌握Column Family设计

9.4.2 图数据库

• 977. Neo4j - 掌握属性图模型，理解节点/关系/属性
• 978. Cypher语言 - 掌握图查询语法
• 979. 图算法 - 掌握最短路径、PageRank、社区发现
• 980. 社交网络 - 掌握好友推荐
• 981. 知识图谱 - 掌握实体关系
• 982. 图遍历 - 掌握BFS/DFS优化

9.4.3 时序数据库

• 983. InfluxDB - 掌握时序数据模型，理解Measurement/Tag/Field
• 984. Prometheus - 掌握Pull模式，理解PushGateway
• 985. TDengine - 掌握国产时序库，理解超级表
• 986. 数据压缩 - 掌握Gorilla算法
• 987. 降采样 - 掌握Continuous Query
• 988. 数据保留 - 掌握Retention Policy

9.5 缓存架构设计

9.5.1 多级缓存

• 989. 本地缓存 - 掌握Caffeine/Guava，理解LRU/LFU
• 990. 分布式缓存 - 掌握Redis集群
• 991. CDN缓存 - 掌握边缘缓存
• 992. 浏览器缓存 - 掌握HTTP缓存头部
• 993. 缓存同步 - 掌握缓存一致性协议
• 994. 缓存预热 - 掌握启动加载策略
• 995. 缓存淘汰 - 掌握全局淘汰策略

9.5.2 缓存最佳实践

• 996. 缓存Key设计 - 掌握命名规范，理解前缀隔离
• 997. 缓存粒度 - 掌握粗粒度vs细粒度
• 998. 缓存监控 - 掌握命中率、延迟、内存使用
• 999. 缓存安全 - 掌握认证、加密、ACL
• 1000. 缓存降级 - 掌握缓存不可用时的降级策略
• 1001. 缓存双写 - 掌握数据库和缓存一致性

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进度统计

• 领域：缓存与NoSQL
• 知识点总数：212项
• 已完成：0项
• 待完成：212项

实战项目建议

• 项目1：Redis分布式锁 - 实现可重入分布式锁，包含看门狗续期、Redlock算法
• 项目2：多级缓存系统 - 实现Caffeine+Redis两级缓存，包含一致性维护
• 项目3：搜索引擎搭建 - 使用Elasticsearch搭建商品搜索，包含分词、高亮、聚合

常见面试问题

• Redis为什么快？单线程模型如何处理高并发？
• Redis持久化RDB和AOF的区别？如何选择合适的持久化方式？
• 缓存穿透/击穿/雪崩的区别和解决方案？
• Redis集群模式如何实现数据分布？16384个槽是怎么来的？
• Elasticsearch倒排索引的原理？如何实现全文搜索？

推荐学习资源

• 书籍：《Redis设计与实现》《Elasticsearch权威指南》《MongoDB权威指南》
• 视频：极客时间《Redis核心技术与实战》《Elasticsearch核心技术与实战》
• 官方：Redis官方文档、Elasticsearch官方文档

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