Redis

Redis的编程模型

单进程单线程

为什么快

• 完全基于内存
• 结构简单
• 多路I/O复用模型

好处

• 代码清晰,简单
• 无加锁消耗,和死锁问题
• 无进程线程切换CPU消耗

坏处

• 无法发挥多核性能,可通过多部署实例

数据类型及应用场景

• string（字符串）: 基本的数据存储单元，可以存储字符串、整数或者浮点数。一个键最大能存储 512MB。
  • 底层实现采用了 ​SDS（Simple Dynamic String，简单动态字符串）​​ 结构，就是预申请不同大小的长度。
  • 表示整数，Redis 会将其编码为 int 类型。
  • 长度 ≤ 44 字节的字符串，Embstr 编码。
• hash（哈希）:一个键值对集合，可以存储多个字段。每个哈希最多可以存储 2^32 - 1 个键值对。模拟session的效果。
  • ​ziplist：<512字段，内存紧凑，适合小数据量场景。
  • ​hashtable：操作高效，适合大数据量或高频读写场景。
• list（列表）:一个简单的列表，可以存储一系列的字符串元素。列表最多可以存储 2^32 - 1 个元素。
  • quicklist：统一使用快速列表，将多个 ziplist 节点通过双向链表连接。
• set（集合）:一个无序集合，可以存储不重复的字符串元素。
  • 均为整数且元素数量<512，使用 intset 以节省内存。
  • 当集合包含非整数元素或元素数量较多时，转为 hashtable。
• zset(sorted set：有序集合): 类似于集合，但是每个元素都有一个分数（score）与之关联。游戏积分排名。
  • 底层采用压缩表ziplist（元素少于128）或跳表skiplist和哈希表的数据结构实现。
• 位图（Bitmaps）：基于字符串类型，可以对每个位进行操作。每日签到记录（偏移量表示日期）。
• 超日志（HyperLogLogs）：用于基数统计，可以估算集合中的唯一元素数量。UV统计。
• 地理空间（Geospatial）：用于存储地理位置信息。查找附近的商家、司机。
• 发布/订阅（Pub/Sub）：一种消息通信模式，允许客户端订阅消息通道，并接收发布到该通道的消息。
• 流（Streams）：用于消息队列和日志存储，支持消息的持久化和时间排序。
• 模块（Modules）：Redis 支持动态加载模块，可以扩展 Redis 的功能。

过期策略以及内存淘汰机制

定期删除+惰性删除策略

定期删除: 100ms随机抽取key检查 惰性删除: 获取某个key,检查是否过期

内存淘汰策略(内存不足)

• noeviction 报错
• allkeys-lru 移除最近最少使用 推荐
• allkeys-random 随机删除

部署

1. Master-Slave模式,主宕机,从变为主,哨兵模式
2. 集群分片(哈希Slot)
   • 对每个键计算 CRC16(key) % 16384，得到其所属槽。
   • 每个节点维护槽与节点的映射关系。
   • 客户端缓存槽分配信息，直接请求目标节点；若节点返回 MOVED 错误，则更新缓存并重试。
   • 主节点宕机时，从节点通过选举升级为主节点。

哨兵模式的缺点

1. 哨兵宕机,故障转移失效
2. 应用端需要先访问哨兵才能访问主库

主从和哨兵可以解决高可用、高并发读的问题。但是依然有两个问题没有解决：

• 海量数据存储问题
• 高并发写的问题

持久化

1. RDB 数据快照
2. AOF 命令顺序执行

主从同步策略

主从刚刚连接的时候，进行全量同步(RDB)；全同步结束后，进行增量同步。当然，如果有需要，slave 在任何时候都可以发起全量同步。redis 策略是，无论如何，首先会尝试进行增量同步，如不成功，要求从机进行全量同步

其他开源软件模型

• Nginx 多进程单线程
• Memcached 单进程多线程模型

String和Hash(ziplist)，什么情况下用Hash更省内存。

• 哈希对象保存的所有键值对的键和值的字符串长度都小于 64 字节；
• 哈希对象保存的键值对数量小于 512 个；