【Redis】为什么要学 Redis

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前言

关于为什么要学 Redis 这个问题，一个字就可以回答，那就是：快！

Redis是一个将数据储存到内存中的非关系型数据库，它是以键值对的形式来组织数据的，一般可以用作内存数据库、缓存、消息队列等。

一、Redis 为什么快

使用 Redis 的主要原因就是因为它的快，但是它的快是相对于 MySQL 等这样的关系型数据库而言的。

1. 首先，Redis 将数据储存到内存中，而像 MySQL 这样的关系型数据库则是将数据储存到磁盘上的，内存相较于磁盘而是，速度可以说快了几个数量级。因此 Redis 经常被用作应用程序的缓存层，可以将频繁访问的数据存储在 Redis 中，以减轻数据库负载。

2. Redis 所涉及到的业务功能都是 “短平快” 的，即都是对内存数据进行简单操作。

3. Redis 处理业务采取的是单线程模型，单线程就意味着可以充分利用 CPU 资源，减少了上下文的切换和锁竞争，从而提高了处理实际业务的性能。

4. Redis 支持了多种高效的数据结构，如哈希表、有序集合、位图等等，这些数据结构的设计和实现都经过了精心的优化，以提高查询和操作的速度。

5. Redis 提供了不同的持久化策略。如RDB快照和AOF日志，通过适当的持久化策略，可以在保障数据安全的同时减少对性能的影响。

6. Redis 支持并发访问，多个客户端可以同时进行读写操作，而不会导致锁竞争或性能下降。

二、Redis 的特性

关于 Redis 的特性可以简单的从 Redis 的官网中获取到答案：

2.1 将数据储存到内存中

Redis以内存为基础的数据存储方式意味着所有数据都存储在RAM中，而不是磁盘上。这使得Redis能够实现非常低延迟的读写操作，因为RAM的访问速度远高于磁盘。由于数据在内存中持续更新，Redis非常适合用作缓存，可以快速提供高频读取的数据，降低了对后端数据库的压力。

2.2 可编程性

Redis的可编程性允许开发者使用Lua脚本来执行自定义操作。这意味着您可以在Redis服务器上执行一系列命令，从而减少了往返通信的开销，提高了性能。通过使用Lua脚本，您可以实现复杂的业务逻辑，从而在单个原子性操作中执行多个命令。

2.3 可扩展性

Redis的可扩展性使其能够轻松应对不断增长的数据需求。您可以构建Redis集群，将数据分布在多个节点上，从而实现水平扩展。Redis集群支持数据分片和复制，可以动态添加或删除节点，以适应不同负载和容量要求。

2.4 持久性

Redis提供了多种持久化选项，以确保数据的持久性和可靠性：

• RDB快照： 定期将内存中的数据快照保存到磁盘上，以便在服务器重启时恢复数据。
• AOF日志： 将每个写操作追加到一个日志文件中，可以在服务器重启时重放这些操作以恢复数据。AOF日志可以更精确地恢复数据，但通常比RDB快照文件更大。

这些持久化选项可以根据应用程序的需求进行配置，以平衡性能和数据安全之间的权衡。

2.5 支持集群

Redis支持分布式架构，可以将多个Redis实例组成集群，以提高容量、可用性和容错能力。Redis集群自动分片数据并支持主从复制，这意味着数据可以在多个节点之间分布，同时保留数据的备份。这有助于确保即使在节点故障的情况下，系统也能保持可用。

2.6 高可用性

Redis 通过主从复制来实现高可用性。在主从复制中，一个 Redis 主节点负责写入操作，而一个或多个从节点复制主节点的数据。如果主节点出现故障，其中一个从节点可以自动晋升为新的主节点，确保系统的连续性。这种配置提供了故障恢复和容错能力，使得 Redis 成为可靠的数据存储解决方案。

总之，Redis 的这些特性使其成为一种功能强大、高性能且高可用性的数据存储和缓存解决方案。根据不同的应用需求，您可以选择配置和使用这些特性，以满足性能、可扩展性和数据保护方面的需求。

三、Redis 的应用场景

关于 Redis 的应用场景同样可以从官网中找到答案：

Redis 的三个主要使用场景可以总结如下：

1. 实时数据存储： Redis作为一个实时数据存储系统，可以存储和检索实时产生的数据，适用于需要低延迟和高吞吐量的应用程序。它的多种内存数据结构支持复杂的数据操作，能够快速响应数据的读写需求，因此非常适合用于构建实时数据处理基础设施，如实时分析、监控和实时仪表板等应用场景。

2. 缓存与会话存储： Redis由于其高速性能，非常适合用作缓存层和会话存储。它可以用于缓存数据库查询结果、复杂计算、API调用和会话状态。这降低了对后端数据库和服务器的负载，提高了应用程序的响应速度。同时，会话存储允许将用户会话数据存储在Redis中，以维护用户的登录状态和临时会话数据。

3. 流式数据与消息传递： Redis的流数据类型使其成为高速数据摄入、消息传递、事件溯源和通知的理想选择。您可以使用Redis的流功能来处理高速数据流，从中提取有价值的信息，实现实时的消息传递系统，支持事件溯源，以及发送通知给订阅者。这对于构建实时应用程序和处理事件驱动的工作流程非常有用。

Redis 的多功能性和高性能使其成为多种实时应用程序的理想选择，包括缓存和会话存储、流式数据处理和实时数据存储等用途。根据应用程序的需求，可以在 Redis 中灵活应用这些使用场景，以满足不同的实时数据处理需求。

四、不能使用 Redis 的场景

尽管Redis是一种强大的数据存储和缓存解决方案，但它并不适用于所有场景。以下是一些不适合使用Redis的情况：

1. 大规模长期存储： Redis的数据存储在内存中，因此受限于可用内存大小。如果需要长期存储大量数据，特别是超出可用内存容量的数据，Redis可能不是最佳选择。传统的数据库系统更适合这种需求，可以将数据持久化到磁盘上。

2. 复杂的查询： Redis虽然支持多种数据结构，但它不支持复杂的查询操作，如SQL数据库那样。如果您需要进行复杂的联接、过滤和聚合操作，那么使用传统的关系型数据库可能更为合适。

3. 事务的ACID支持： Redis虽然支持事务，但不提供与传统关系型数据库相同的ACID（原子性、一致性、隔离性和持久性）事务支持。如果您的应用程序要求严格的ACID事务支持，那么应该选择支持这种特性的数据库系统。