Redis 之简单认识

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写本文纠结于我对redis到底是缓存还是数据库的纠结,侧重于讲解其作为数据库和作为缓存的用法用途。

一、redis自我介绍

          Redis 是一个开源的内存中的数据结构存储系统,它可以用作数据库、缓存和消息中间件。 所以它既可以是缓存也可以被用来做数据库。它启什么样的作用取决于它的具体应用场景。

          它支持多种类型的数据结构,如字符串(Strings),散列(Hashes),列表(Lists),集合(Sets),有序集合(Sorted Sets或者是ZSet) 与范围查询, Bitmaps,Hyperloglogs 和 地理空间(Geospatial)索引半径查询。 其中常见的数据结构类型有String、List、Set、Hash、ZSet这5种。

这里写图片描述
          首先Redis内部使用一个redisObject对象来表示所有的key和value,redisObject最主要的信息如上图所示:type代表一个value对象具体是何种数据类型,encoding是不同数据类型在redis内部的存储方式,比如:type=string代表value存储的是一个普通字符串,那么对应的encoding可以是raw或者是int,如果是int则代表实际redis内部是按数值型类存储和表示这个字符串的,当然前提是这个字符串本身可以用数值表示,比如:”123” “456”这样的字符串。

          这里需要特殊说明一下vm字段,只有打开了Redis的虚拟内存功能,此字段才会真正的分配内存,该功能默认是关闭状态的。通过上图我们可以发现Redis使用redisObject来表示所有的key/value数据是比较浪费内存的,当然这些内存管理成本的付出主要也是为了给Redis不同数据类型提供一个统一的管理接口,实际作者也提供了多种方法帮助我们尽量节省内存使用。

String
常用命令: set,get,decr,incr,mget 等。

Hash
常用命令: hget,hset,hgetall 等。

List
常用命令: lpush,rpush,lpop,rpop,lrange等。

Set
常用命令: sadd,spop,smembers,sunion 等。

Sorted set
常用命令: zadd,zrange,zrem,zcard等

二、redis数据库

【redis是什么】

          redis是一个开源的、使用C语言编写的、支持网络交互的、可基于内存也可持久化的Key-Value数据库。

【学会安装redis】

          从redis.io下载最新版redis-X.Y.Z.tar.gz后解压,然后进入redis-X.Y.Z文件夹后直接make即可,安装非常简单。

          make成功后会在src文件夹下产生一些二进制可执行文件,包括redis-server、redis-cli等等:

$ find . -type f -executable
./redis-benchmark //用于进行redis性能测试的工具
./redis-check-dump //用于修复出问题的dump.rdb文件
./redis-cli //redis的客户端
./redis-server //redis的服务端
./redis-check-aof //用于修复出问题的AOF文件
./redis-sentinel //用于集群管理

【学会启动redis】

          启动redis非常简单,直接./redis-server就可以启动服务端了,还可以用下面的方法指定要加载的配置文件:

./redis-server ../redis.conf

默认情况下,redis-server会以非daemon的方式来运行,且默认服务端口为6379。
这里写图片描述

【聊聊主从 – 用法】

          像MySQL一样,redis是支持主从同步的,而且也支持一主多从以及多级从结构。

          主从结构,一是为了纯粹的冗余备份,二是为了提升读性能,比如很消耗性能的SORT就可以由从服务器来承担。

          redis的主从同步是异步进行的,这意味着主从同步不会影响主逻辑,也不会降低redis的处理性能。

          主从架构中,可以考虑关闭主服务器的数据持久化功能,只让从服务器进行持久化,这样可以提高主服务器的处理性能。

          在主从架构中,从服务器通常被设置为只读模式,这样可以避免从服务器的数据被误修改。但是从服务器仍然可以接受CONFIG等指令,所以还是不应该将从服务器直接暴露到不安全的网络环境中。如果必须如此,那可以考虑给重要指令进行重命名,来避免命令被外人误执行。

【聊聊主从 – 同步原理】

          从服务器会向主服务器发出SYNC指令,当主服务器接到此命令后,就会调用BGSAVE指令来创建一个子进程专门进行数据持久化工作,也就是将主服务器的数据写入RDB文件中。在数据持久化期间,主服务器将执行的写指令都缓存在内存中。

          在BGSAVE指令执行完成后,主服务器会将持久化好的RDB文件发送给从服务器,从服务器接到此文件后会将其存储到磁盘上,然后再将其读取到内存中。这个动作完成后,主服务器会将这段时间缓存的写指令再以redis协议的格式发送给从服务器。

          另外,要说的一点是,即使有多个从服务器同时发来SYNC指令,主服务器也只会执行一次BGSAVE,然后把持久化好的RDB文件发给多个下游。在redis2.8版本之前,如果从服务器与主服务器因某些原因断开连接的话,都会进行一次主从之间的全量的数据同步;而在2.8版本之后,redis支持了效率更高的增量同步策略,这大大降低了连接断开的恢复成本。

          主服务器会在内存中维护一个缓冲区,缓冲区中存储着将要发给从服务器的内容。从服务器在与主服务器出现网络瞬断之后,从服务器会尝试再次与主服务器连接,一旦连接成功,从服务器就会把“希望同步的主服务器ID”和“希望请求的数据的偏移位置(replication offset)”发送出去。主服务器接收到这样的同步请求后,首先会验证主服务器ID是否和自己的ID匹配,其次会检查“请求的偏移位置”是否存在于自己的缓冲区中,如果两者都满足的话,主服务器就会向从服务器发送增量内容。

          增量同步功能,需要服务器端支持全新的PSYNC指令。这个指令,只有在redis-2.8之后才具有。

【聊聊redis的事务处理】

众所周知,事务是指“一个完整的动作,要么全部执行,要么什么也没有做”。

          在聊redis事务处理之前,要先和大家介绍四个redis指令,即MULTI、EXEC、DISCARD、WATCH。这四个指令构成了redis事务处理的基础。

1.MULTI用来组装一个事务;
2.EXEC用来执行一个事务;
3.DISCARD用来取消一个事务;
4.WATCH用来监视一些key,一旦这些key在事务执行之前被改变,则取消事务的执行。

纸上得来终觉浅,我们来看一个MULTI和EXEC的例子:

redis> MULTI //标记事务开始
OK
redis> INCR user_id //多条命令按顺序入队
QUEUED
redis> INCR user_id
QUEUED
redis> INCR user_id
QUEUED
redis> PING
QUEUED
redis> EXEC //执行
1) (integer) 1
2) (integer) 2
3) (integer) 3
4) PONG

          在上面的例子中,我们看到了QUEUED的字样,这表示我们在用MULTI组装事务时,每一个命令都会进入到内存队列中缓存起来,如果出现QUEUED则表示我们这个命令成功插入了缓存队列,在将来执行EXEC时,这些被QUEUED的命令都会被组装成一个事务来执行。

          Redis 是一个高性能的key-value数据库。 redis的出现,很大程度补偿了memcached这类key/value存储的不足,在部 分场合可以对关系数据库起到很好的补充作用。它提供了Java,C/C++,C#,PHP,JavaScript,Perl,Object-C,Python,Ruby,Erlang等客户端,使用很方便。
          数据库的工作模式按存储方式可分为:硬盘数据库和内存数据库。          Redis 将数据储存在内存里面,读写数据的时候都不会受到硬盘 I/O 速度的限制,所以速度极快。

三、Redis缓存 (同步机制)

          redis是一个key-value存储系统。和Memcached类似,它支持存储的value类型相对更多,包括string(字符串)、list(链表)、set(集合)、zset(sorted set –有序集合)和hash(哈希类型)。这些数据类型都支持push/pop、add/remove及取交集并集和差集及更丰富的操作,而且这些操作都是原子性的。在此基础上,redis支持各种不同方式的排序。与memcached一样,为了保证效率,数据都是缓存在内存中。区别的是redis会周期性的把更新的数据写入磁盘或者把修改操作写入追加的记录文件,并且在此基础上实现了master-slave(主从)同步。

作为缓存可以分为可以分为权限缓存和会话缓存

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