高并发架构基石【三】——Redis

特点

单线程

原因一：因为采用了非阻塞的异步事件处理机制。

原因二：缓存数据都是内存操作IO时间不会太长，可以避免线程上下文切换的代价。

异步IO

多数据结构

支持持久化

不仅可以做缓存，还可以做NoSQL数据库。

主从模式

提供主从同步机制，以及cluster集群部署能力，能提供高可用服务。

数据结构

string

string 类型是 Redis 中最常使用的类型，内部的实现是通过 SDS（Simple Dynamic String ）来存储的。SDS 类似于 Java 中的 ArrayList，可以通过预分配冗余空间的方式来减少内存的频繁分配。

hash

hash 类型在 Redis 中有 ziplist 和 hashtable 两种实现。当 Hash 表中所有的 key 和 value 字符串长度都小于 64 字节且键值对数量小于 512 个时，使用压缩表来节省空间；超过时，转为使用 hashtable。

set

set 类型的内部实现可以是 intset 或者 hashtable，当集合中元素小于 512 且所有的数据都是数值类型时，才会使用 intset，否则会使用 hashtable。

list

list 类型，有 ziplist 压缩列表和 linkedlist 双链表实现。ziplist 是存储在一段连续的内存上，存储效率高，但是它不利于修改操作，适用于数据较少的情况；linkedlist 在插入节点上复杂度很低，但它的内存开销很大，每个节点的地址不连续，容易产生内存碎片。此外在 3.2 版本后增加了 quicklist，结合了两者的优点，quicklist 本身是一个双向无环链表，它的每一个节点都是一个 ziplist。

zset

sorted set 是有序集合，有序集合的实现可以是 ziplist 或者是 skiplist 跳表。有序集合的编码转换条件与 hash 和 list 有些不同，当有序集合中元素数量小于 128 个并且所有元素长度都小于 64 字节时会使用 ziplist，否则会转换成 skiplist。

提示

Redis 的内存分配是使用 jemalloc 进行分配。jemalloc 将内存空间划分为小、大、巨大三个范围，并在范围中划分了小的内存块，当存储数据时，选择大小最合适的内存块进行分配，有利于减小内存碎片。

功能

bitmap

位图是支持按bit位来存储信息，可用来实现BloomFilter。

hyperLogLog

提供不精确的去重计数功能，适合用于做大规模数据去重统计，例如统计UV。

geospatial

可用于保存地理位置，并作位置距离计算或半径计算位置等。

pub/sub

订阅发布功能，可以做简单的消息队列。

pipeline

可以批量执行一组指令，一次性返回全部结果，可以减少频繁的请求应答。

lua脚本

Redis支持提交lua脚本来执行一系列的功能。

事务

Redis提供的不是严格的事务，只保证串行执行命令，并且能保证全部执行，但执行失败并不会回滚，而是继续执行下去。

数据持久化

RDB

是把内存中的数据集以快照形式写入磁盘，实际操作是通过fork子进程执行，采用二进制压缩存储。

优点：把整个Redis的数据保存在单一文件中，比较适合做灾备。

缺点：缺点是快照保存完成之前如果宕机，这段时间的数据将会丢失，另外保存快照时可能导致服务短时间不可用。

AOF

是以文本日志的形式记录Redis处理的每一个写入或删除操作。

优点：对日志文件的写入操作使用的追加模式，有灵活的同步策略，支持每秒同步、每次修改同步和不同步。

缺点：相同规模的数据集，AOF要大于RDB，AOF在运行效率上往往低于RDB。

Redis Cluster

Redis Cluster 使用分片机制，在内部分为 16384 个 slot 插槽，分布在所有 master 节点上，每个 master 节点负责一部分 slot。数据操作时按 key 做 CRC16 来计算在哪个 slot，由哪个 master 进行处理。数据的冗余是通过 slave 节点来保障。

Sentinel

slave的priority设置的越低，优先级越高。

主从同步

 

master选举策略

同等情况下，slave的复制数据越多，优先级越高。

相同条件下，runid越小，越容易被选中。

key失效机制

Redis 的 key 可以设置过期时间，过期后 Redis 采用主动和被动结合的失效机制，一个是和 MC 一样在访问时触发被动删除，另一种是定期的主动删除。

主动删除

被动删除

淘汰策略（6种）

只针对设置了失效期的 key 做 LRU、最小生存时间和随机剔除。

voltile-lru

voltile-ttl

voltile-random

 

针对所有 key 做 LRU、随机剔除。

allkeys-lru

allkeys-random

 

设置不剔除，容量满时再存储对象会返回异常，但是已存在的 key 还可以继续读取

no-eviction

4.0、5.0新特性

Module

4.0 的模块机制等。

Stream

5.0 的 Stream，是一个可以支持多播，也就是一写多读的消息队列。

PSYNC2.0

混合RDB-AOF持久化格式