初识Redis

初始Redis

关于redis

Redis（REmote DIctionary Server）是一个开源的、高性能的键值存储系统，广泛用于缓存、消息队列、实时分析等场景。它支持多种数据结构，并提供了丰富的特性，使其成为一个功能强大且灵活的工具。Redis 之所以受到如此多公司的⻘睐，必然有之过⼈之处，下面是关于 Redis 的 8 个重要特性

速度快

正常情况下，Redis 执行命令的速度非常快，官方给出的数字是读写性能可以达到 10 万 / 秒，当然这也取决于机器的性能，但这里先不讨论机器性能上的差异，只分析⼀下是什么造就了 Redis 如此之快:

• 基于内存:数据存储在内存中,读写速度极快,相比于传统的磁盘数据库,内存范文速度快的多
• 单线程模型:Redis使用单线程处理命令,避免了多线程的竞争和锁开销
• 高效的数据结构:Redis的数据结构经过高度优化,例如使用ziplist,intset等紧凑编码来节省内存
• 异步持久化:支持将数据异步保存到磁盘,不影响主线程的性能

持久化

Redis提供了两种持久化机制

RDB(Redis Data)

• 原理:定期生成数据快照并保存到磁盘
• 优点:
  • 文件紧凑,适合备份
  • 恢复速度快
• 缺点:
  • 可能丢失最后一次快照后的数据

AOF(Append-Only File)

• 原理:记录每个写操作日志,支持更细粒度的数据恢复
• 优点:
  • 数据安全性高
  • 支持每秒同步或每次操作同步
• 缺点:
  • 文件较大,恢复速度较慢

高可用性与分布式

主从复制

• 原理:主节点将数据异步复制到从节点
• 优点:
  • 提高读性能
  • 数据冗余,提高可靠性

哨兵模式

• 原理:监控主从节点的健康状态,自动进行故障转移
• 优点:
  • 实现高可用性
  • 自动故障恢复

集群模式

• 原理:将数据分片存储在多个节点上,支持水平扩展
• 优点:
  • 支持大规模数据存储
  • 自动处理节点故障和数据迁移

丰富的功能

除了五种数据结构,Redis还提供了许多额外的功能:

• 提供了键过期功能,可以用来实现缓存
• 提供了发布订阅功能,可以用来实现消息队列
• 支持Lua脚本功能,可以利用Lua创造出新的Redis命令
• 提供了简单的事务功能,能在一定程度上保证事务特性
• 提供了流水线(Pipeline)功能,这样客户端能将一批命令一次性传到Redis,减少了网络的开销

基于键值对的数据结构服务器

几乎所有的编程语言都提供了类似字典的功能，例如 C++ 里的 map、Java 里的 map、Python 里的 dict 等，类似于这种组织数据的方式叫做基于键值对的方式，与很多键值对数据库不同的是， Redis 中的值不仅可以是字符串，而且还可以是具体的数据结构，这样不仅能便于在许多应用场景的开发，同时也能提高开发效率。Redis 的全程是 REmote Dictionary Server，它主要提供了 5 种数据结构：字符串（string）、哈希（hash）、列表（list）、集合（set）、有序集合（ordered set / zset），在这些数据结构的帮助下，开发者可以开发出各种“有意思”的应用

简单稳定

Redis的简单主要表现在三个方面:

• Redis的源码很少,早期版本只有2万行左右,3.0版本添加了集群特性,代码增至5万行左右,相对于很多 NoSQL 数据库来说代码量相对要少很多，也就意味着普通的开发和运维⼈员完全可以 “吃透” 它
• Redis使用单线程模型，这样不仅使得 Redis 服务端处理模型变得简单，而且也使得客户端开发变得简单
• Redis 不需要依赖于操作系统中的类库（例如 Memcache 需要依赖 libevent 这样的系统类库），Redis 自己实现了事件处理的相关功能。

与简单相对的是 Redis 具备相当的稳定性，在大量使用过程中，很少出现因为 Redis 自身 BUG 而导致宕掉的情况。

客户端语言多

Redis 提供了简单的 TCP 通信协议，很多编程语言可以很方便地接入到 Redis，并且由于 Redis 受到社区和各大公司的广泛认可，所以支持 Redis 的客户端语言也非常多，几乎涵盖了主流的编程语言，例如 C、C++、Java、PHP、Python、NodeJS 等

Redis的使用场景

Redis可以做什么

1. 缓存(Cache):
   缓存机制几乎在所有大型网站都有使用，合理地使用缓存不仅可以加速数据的访问速度，而且能够有效地降低后端数据源的压力。Redis 提供了键值过期时间设置，并且也提供了灵活控制最大内存和内存溢出后的淘汰策略。可以这么说，⼀个合理的缓存设计能够为⼀个网站的稳定保驾护航。

2. 排行榜系统:
   排行榜系统几乎存在于所有的网站，例如按照热度排名的排行榜，按照发布时间的排行榜，按照各种复杂维度计算出的排行榜，Redis 提供了列表和有序集合的结构，合理地使用这些数据结构可以很方便地构建各种排行榜系统。

3. 计数器应用:

   计数器在网站中的作用至关重要，例如视频网站有播放数、电商网站有浏览数，为了保证数据的实时性，每⼀次播放和浏览都要做加 1 的操作，如果并发量很大对于传统关系型数据库的性能是⼀种挑战。Redis 天然支持计数功能而且计数的性能也非常好，可以说是计数器系统的重要选择

4. 社交网络:

   赞 / 踩、粉丝、共同好友 / 喜好、推送、下拉刷新等是社交网站的必备功能，由于社交网站访问量通常比较大，而且传统的关系型数据库不太合适保存这种类型的数据，Redis 提供的数据结构可以相对比较容易地实现这些功能

5. 消息队列系统:

​ 消息队列系统可以说是⼀个大型网站的必备基础组件，因为其具有业务解耦、非 实时业务削峰等特性。Redis 提供了发布订阅功能和阻塞队列的功能，虽然和专 业的消息队列比还不够足够强大，但是对于⼀般的消息队列功能基本可以满足

Redis不可以做什么

站在数据规模的角度看，数据可以分为大规模数据和小规模数据，我们知道 Redis 的数据是存放在内存中的，虽然现在内存已经足够便宜，但是如果数据量非常大，例如每天有几亿的用户行为数据，使用 Redis 来存储的话，基本上是个无底洞，经济成本相当高。

站在数据冷热的角度，数据分为热数据和冷数据，热数据通常是指需要频繁操作的数据，反之为冷数据，例如对于视频网站来说，视频基本信息基本上在各个业务线都是经常要操作的数据，而用户的观看记录不⼀定是经常需要访问的数据，这里暂且不讨论两者数据规模的差异，单纯站在数据冷热的角度上看，视频信息属于热数据，用户观看记录属于冷数据。如果将这些冷数据放在 Redis 上，基本上是对于内存的⼀种浪费，但是对于⼀些热数据可以放在 Redis 中加速读写，也可以减轻后端存储的负载，可以说是事半功倍