1、Redis基本介绍

Redis是开源的,位于内存中的数据结构存储系统。主要用于数据缓存、消息中间件。内置LUA脚本(支持原子性操作)、LRU驱动事件、事务和不同级别的磁盘持久化,Redis也可以通过哨兵和自动化分区提供高可用性。

Redis为什么快

首先,Redis给我们的第一印象就是快,非常快,位于内存的IO操作可以达到秒级十万的操作,从内存上的寻址速度可以达到ns级别,带宽很大,而一般sql型数据库则是从磁盘上寻址,速度则是ms级别,所以磁盘相比内存在寻址上慢了10万倍。
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磁盘数据库如Mysql,数据和索引都是持久化保存在磁盘上的,当我们使用SQL语句查询命令时,若该数据的索引还没加载到内存,首先要把索引加载到内存,然后通过寻址定位和IO,将数据对应的磁盘块加载到内存中,最后读取数据。
硬盘数据库读取数据
Redis在内存中读取数据,是电信号的传递。
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1.1、 Redis内核架构

epoll介绍

epoll作为Linux下高性能网络服务器必备技术至关重要。nginx、Redis、skynet 以及大部分的游戏服务器都使用这一多路复用技术。对Redis的IO起到了关键作用。
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1.2、 Redis原理

众所周知，Redis是单进程,单线程,单实例的(Redis6之前),那么当高并发的请求发送过来时,Redis如何快速响应?这里面主要用到了epoll多路复用技术,可以理解为多个输入通过一条高速线路,n个信道,分配到多个输出(分为频分,时分,波分),大大提高速度。并且是非阻塞的多路复用。
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2、Redis的使用

2.1、Redis数据类型

高效的数据结构

Redis底层数据结构一共有6种:简单动态字符串(StringBuffer), 双向链表, 压缩列表, 哈希表, 跳表和整数数组,与之对应的数据类型关系图如下:

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不同的数据结构对应了不同的应用场景:

String: 缓存, 分布式锁, 在线人数计算等
List: 队列, 微博, Instagram关注人时间轴队列等
Hash: 收藏,加购物车等
Set: 去重,点赞(不可重复点赞),踩一踩,共同好友等
ZSet: 排行榜排名、热搜榜等

Redis的自定义协议

Redis客户端使用RESP(Redis的序列化协议)协议与Redis服务器端进行通信,实现简单、解析快速且人可读。
RESP支持一下数据类型: 简单字符串、错误、整数、批量字符串和数组。
RESP在Redis中运作的方式为:

客户端将命令作为批量字符串的RESP数组发送到Redis服务器
服务器根据命令实现其中一种RESP类型并进行回复

在RESP中,某些的数据类型取决于第一个字节：

对于简单字符串, 响应的第一个字节为"+"
对于整数, 响应的第一个字节为":"
对于批量字符串, 响应的第一个字节为"$"
对于错误, 响应的第一个字节为"-"
对于数组, 响应的第一个字节为"*"
此外,RESP使用特殊变体表示null值。在RESP中, 协议的不同部分总是以"\r\n"(CRLF)终止。

高性能Redis协议分析器

快速,高效的解析协议利于阅读,使得该协议的实现性能变得和二进制协议一样快的主要原因是Redis协议将数据的长度定义在了数据正文之前,无需因为寻找特殊字符而进行全文扫描(JSON的payload),也无需像JSON一样对发送到服务器的payload进行转义。

Redis中Value的类型

字符串
set k1 xxxx nx.
set k2 Hello xxxx.
nx => 只能新建
xx => 只能更新

2.2、Redis的进阶使用

1、 Redis的发布订阅

有这样一个应用场景,聊天室里发布的消息可以让(不管在不在该聊天室窗口)所有人都可以看到,这里就可以用到Redis的发布订阅功能。
PUBLISH xxxx hello
SUBSCRIBE xxxx (监听改Key)
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2、 Redis事务

Redis事务的使用帮助 -> help@transactions
Redis事务的和Mysql类似,即将一组命令放在同一事务中,MULTI开启一个事务,这些事务会放在一个队列中,不会立即执行。只有当EXEC命令被调用时,改命令才会被执行。
事务执行顺序
注意: Redis不支持回滚,Redis命令只会因为错误语法失效

3、布隆过滤器(Bloom)使用

4、 Redis作为缓存/数据库的区别

缓存不是全量数据。缓存应该随着访问而变化 => 热数据
Redis里的数据怎么随着业务的变化而只保留热数据(内存大小的瓶颈)
业务逻辑 -> key的有效期(过期时间)
业务运行 -> 淘汰冷数据
LFU 碰到了多少次
LRU 多长时间没碰到
ttl k1
如果发生了写命令(SET XXX) 会直接剔除expiretime
Redis每秒10次做一件事 => 随机测试20个keys相关过期检测 => 删除已过期keys =>
若有超过1/4的key过期,则重复操作。
过期的判定原理
1. 被动访问时判定
2. 周期轮询时判定(增量)

3、Redis的持久化(RDB/AOF)

3.1、Redis-RDB(RedisDB)

RDB即Redis的持久化机制,Redis父进程会单独fork(创建)一个子进程(和自己一模一样)来进行持久化。该子进程的所有数据（变量。环境变量，程序程序计数器等）都和父进程一模一样,将数据写入一个快照,等持久化结束后,数据库的快照（snapshot）以二进制的方式保存到磁盘中。用这个快照替换上次持久化好的文件。整个过程中，主进程没有任何IO操作，这就确保了极高的性能。
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RDB的主要特征是写时复制(copy on write)
创建紫禁城**(子进程谐音梗 O(∩_∩)O)**时并不发生复制。
通过指针,父进程增删改查数据(写), 子进程读数据。