redis初识

目录

前言：

核心全局命令

key过期实现方式

定时器实现方式

基于优先级队列/堆

redis特性

redis优点

redis单线程模型

redis单线程为什么效率这么高？

核心五种数据类型内部编码方式

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前言：

    redis作为当前主流的内存数据库（NoSQL），它是以键值对格式存储数据（key-value），相比于MySQL它具有更加快速访问数据的能力。同时redis在分布式系统中也有自己的一番作为，redis的主从复制，哨兵模式等等。redis也可以作为缓存解决数据库访问压力，等等一些用武之地。

核心全局命令

1）keys patten（模式）

    ？（一个字符）*（任意多个字符）[abc]固定选项 [a - b]范围 [^a]排除a字符。时间复杂度O（N）

2）exists key [key ...]

    后可以写多个key，返回存在key的个数。时间复杂度：O（1）

3）del key [key ...]

    删除指定key，返回删掉key的个数。时间复杂度：O（1）

4）expire key seconds（秒）

    指定key设置过期时间。1：设置成功，0：设置失败。时间复杂度：O（1）

5）ttl key（time to live）

    查询key剩余过期时间。-1：没有关联过期时间，-2：key不存在。时间复杂度：O（1）

6）pexpire key 毫秒

    设置key过期时间，单位毫秒

7）pttl key

    查询key剩余过期时间，单位毫秒

8）type key

    返回key对应数据类型。时间复杂度：O（1）

key过期实现方式

1）定期删除

    每次抽取一部分key遍历，进行验证过期时间。保证抽取检查的时间足够快。（redis单线程处理命令，防止阻塞）

2）惰性删除

   如果key已经过期了，但还没有删除。当使用这个key的时候，就会触发key的删除操作。

注意：

    虽然redis将上述两种策略结合，但还会有少量过期key没有被删除。redis补充上述问题，还提供了一系列内存淘汰策略。

定时器实现方式

基于优先级队列/堆

    队首元素为时间最小的任务，扫描线程扫描队首元素。扫描也不能太频繁，第一次扫描就计算出时间差，然后扫描线程等待即可。

    如果扫描线程等待过程中，又有更小的任务更新到队首呢？在新任务添加的时候唤醒一下线程，重新检查队首元素。

redis特性

1）内存中存储数据（以键值对方式存储）

2）支持lua脚本批量操作redis。

3）可扩展。通过使用适合的Redis扩展，可以更好地利用Redis的潜力，构建高性能和可靠的应用程序。

4）支持持久化（内存数据进行持久化操作，RDB，AOF，混合持久化）

5）支持集群，可以水平扩展（类似mysql “分库分表”操作）

6）高可用。

        Redis支持主从复制（Master-Slave Replication）和哨兵机制（Sentinel），以提供数据的高可用性和容错能力。通过配置主从复制和哨兵节点，Redis可以实现自动故障恢复和故障转移。

redis优点

redis主要优点就是快。

1）内存中存储数据。

2）核心功能就是比较简单的逻辑，操作快。

3）网络角度，redis使用了IO多路复用的方式。

4）redis使用的是单线程模型，减少了不必要的线程竞争开销（高版本支持多线程也只是在网络IO处理）

redis单线程模型

1）redis只使用一个线程处理所有命令请求，网络IO这里使用的是多线程。

2）redis能够使用单线程很好的工作，原因主要在于redis的核心业务逻辑，都是短平快的。不太消耗cpu。

redis单线程为什么效率这么高？

1）redis操作内存，数据库访问硬盘，两者的访问效率不在一个量级上。

2）redis核心功能比数据库核心功能更简单。

3）单线程模型，避免了不必要的线程竞争开销。

4）处理网络IO，使用epoll这样的IO多路复用。

        IO多路复用：一个线程管理多个socket（在等待socket的同时处理别的socket。核心：同一时刻只有少数socket是活跃的，每一个socket使用线程并不是持续的）

        epoll：事件通知/回调机制（当对应socket处理完成之后，socket主动通知该线程）

核心五种数据类型内部编码方式

1）string

    raw：原生字符串类型（字符串比较长的时候）

    int：当value值为整数的时候

    embstr：字符串长度比较短的时候

2）hash

    hashtable：正常hash表（hash表数据比较多的时候）

    ziplist：压缩列表（重新编码），可以节省空间（每个hash数据都不大的时候，节省空间）

3）list

    linkedlist：正常的双向链表

    ziplist：同上

    quicklist：redis3.2之后引入的，结合了上述两种数据结构的特点，并且取代了它们。（链表的每个节点数据类型都是ziplist）

4）set

    hashtable：正常hash表

    intset：集合中存储的都是整数

5）zset

    skiplist：跳表，也是链表。每个节点上有多个指针域。巧妙的搭配这些指针域就可以做到，在跳表上查询数据时间复杂度O(logN)

    ziplist：同上

注意：

        object encoding key：查询key对应value的实际编码方式。