Redis | 劝君惜取少年时

# Redis

# Redis 类型，使用场景

Redis 支持更加丰富的数据存储类型，String、Hash、List、Set 和 Sorted Set。Memcached 仅支持简单的 key-value 结构。

• String：key=>value set get decr incr
• Hash: 存放结构化数据，比如用户信息，商品信息 hset hget hgetall
• List: 消息队列、列表 lpush rpush lpop rpop lrange
• Set: 不重复的无序集合，某些需要去重的列表 sadd spop smembers
• Sorted Set 有序集合，比 set 多分数，根据分数自懂排序，排行榜 zadd zrange zrem zcard

# Redis 如何实现持久化？

• RDB 持久化，将 redis 在内存中的的状态保存到硬盘中，相当于备份数据库状态。

• AOF 持久化（Append-Only-File），AOF 持久化是通过保存 Redis 服务器锁执行的写状态来记录数据库的。相当于备份数据库接收到的命令，所有被写入 AOF 的命令都是以 redis 的协议格式来保存的。

# Redis过期机制

Redis采用惰性删除和定期删除两种策略

• 惰性删除 每次访问前先看看是不是过期了，过期的话就进行删除
• 定期删除 ？？

# 设置过期时间

• 通用

  expire key time(以秒为单位)
  

• 字符串特有

  setex(string key, int seconds, string value)
  

# Pileline

Redis本身是基于Request/Response协议的，正常情况下，客户端发送一个命令，等待Redis应答，Redis在接收到命令，处理后应答。在这种情况下，如果同时需要执行大量的命令，那就是等待上一条命令应答后再执行，这中间不仅仅多了RTT（Round Time Trip），而且还频繁的调用系统IO。

为了提升效率，这时候Pipeline出现了，它允许客户端可以一次发送多条命令，而不等待上一条命令执行的结果，这和网络的Nagel算法有点像（TCP_NODELAY选项）。不仅减少了RTT，同时也减少了IO调用次数（IO调用涉及到用户态到内核态之间的切换）

# Redis 的线程模型

Redis内部使用文件事件处理器file event handler，这个文件事件处理器是单线程的，所以Redis才叫单线程的模型。它采用IO多路复用机制，同时监听多个socket，根据socket上的事件来选择对应的事件处理器进行处理。

redis-server 采用异步非阻塞模式，因为是单线程所以只会有一个命令被执行，所以大部分的处理都是原子性的。

因为Redis命令是原子性，所以可以用来做并发处理（多个客户端同时执行decr,每次只会有一个客户端成功）。原子操作可以用来做并发控制。

TIP

因为Redis是单线程的，所以如果某个命令被阻塞，则Redis整个服务会被阻塞。

# 为啥 Redis 是单线程的也能有如此高的效率

• 纯内存操作
• 核心是基于非阻塞的IO多路复用机制
• 单线程反而避免了多线程的频繁上下文切换问题

# Redis热键

在某些场景下，某些key被经常访问到，导致某台redis的负载过大

# 解决

使用取模的方式可以把热键散列到多台服务器中

# Redis 类型

# String

string 表示的是一个可变的字节数组，可以初始化字符串、获取字符串、获取字符串长度、获取字符串的子串、覆盖字符串的子串内容、追加子串。

Redis 的字符串是动态字符串，是可以修改的字符串，采用预分配冗余空间的方式来减少内存的频繁分配。字符串长度小于 1M 时，自动扩容（预分配）都是加倍现有的空间，当字符串超过 1M 后，扩容一次只会增加 1M 的空间。字符串的最大长度为512M

# 初始化字符串

set key value [EX seconds][px milliseconds] [NX|XX]

127.0.0.1:6379> set email [e-mail]
OK

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# 获取字符串内容

get key

127.0.0.1:6379> get email
"[e-mail]"

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# 获取字符串长度

strlen key

127.0.0.1:6379> strlen email
(integer) 15

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# 获取字符串子串

getrange key start end

127.0.0.1:6379> getrange email 8 10
"163"

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# 覆盖字符串子串

setrange key offset value

127.0.0.1:6379> setrange email 8 gmail.com
(integer) 17

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# 向字符串追加子串

append key value

127.0.0.1:6379> append email .xxx
(integer) 21
get email
"[e-mail]"

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# 计数器

如果字符串的内容是一个整数，那么还可以将字符串当成计数器来使用

127.0.0.1:6379> set num 1
OK
127.0.0.1:6379> get num
"1"

incrby key increment

decrby key decrement

127.0.0.1:6379> incrby num 10
(integer) 11
127.0.0.1:6379> get num
"11"
127.0.0.1:6379> decrby num 2
(integer) 9
127.0.0.1:6379> get num
"9"

# 简写

incr key 等于 incrby key 1

decr key 等于 decrby key 1

# List

Redis 中的 list 是用于存储多个有序的字符串，列表是一种比较灵活的数据结构可充当堆栈和队列的角色。

在 Redis 中 list 的存储结构用的是链表（双向链表）而不是数组，因为它是链表，所以随机定位性能较弱，首尾插入删除性能好。

队列/堆栈链表可以从表头和表尾追加移除元素，在 Redis 中list结构结合rpush、rpop、lpush、lpop四条命令，可以将链表作为队列或堆栈使用。

# 右进左出

127.0.0.1:6379> rpush queue JS
(integer) 1
127.0.0.1:6379> rpush queue PHP Golang
(integer) 3
127.0.0.1:6379> lrange queue 0 -1 # 列出queue中所有的值
1) "JS"
2) "PHP"
3) "Golang"
127.0.0.1:6379> lpop queue
"JS"
127.0.0.1:6379> lpop queue
"PHP"
127.0.0.1:6379> lpop queue
"Golang"
127.0.0.1:6379> lrange queue 0 -1
(empty list or set)

# 右进右出

127.0.0.1:6379> rpush languages zh
(integer) 1
127.0.0.1:6379> rpush languages en
(integer) 2
127.0.0.1:6379> rpush languages dz
(integer) 3
127.0.0.1:6379> lrange languages 0 -1
1) "zh"
2) "en"
3) "dz"
127.0.0.1:6379> rpop languages
"dz"
127.0.0.1:6379> rpop languages
"en"
127.0.0.1:6379> rpop languages
"zh"

# list 长度

llen key

127.0.0.1:6379> llen languages
(integer) 0

# 读取指定位置的元素

lindex key index

127.0.0.1:6379> lindex languages 2
"zh"

# 读取指定位置区间的元素

lrange key start stop

127.0.0.1:6379> lrange languages 1 2
1) "en"
2) "zh"

# 获取list中的所有元素
127.0.0.1:6379> lrange languages 0 -1
1) "dz"
2) "en"
3) "zh"

# 修改元素

lset key index value

127.0.0.1:6379> lset languages 1 kr
OK
127.0.0.1:6379> lrange languages 0 -1
1) "dz"
2) "kr"
3) "zh"

# 插入元素(极少使用)

linsert key BEFORE|AFTER pivot value

127.0.0.1:6379> linsert languages before zh jp
(integer) 4
127.0.0.1:6379> lrange languages 0 -1
1) "dz"
2) "kr"
3) "jp"
4) "zh"

# 删除元素

lrem key count value

127.0.0.1:6379> lrem languages 1 dz
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lrange languages 0 -1
1) "kr"
2) "jp"
3) "zh"

# 定长列表 ???????

ltrim key start stop

# 左进左出

lpush key value [value ...] # 左进

lpop key # 左出

blpop key [key ...] timeout # 阻塞左出

# 右进右出

rpush key value [value ...] # 左进

rpop key # 左出

rlpop key [key ...] timeout # 阻塞左出

# 使用场景

• lpush + lpop = stack(栈)
• lpush + rpop = queue(队列)
• lpush + ltrim = capped collection(有限集合)
• lpush + brpop = message queue(消息队列)

# Redis 需要掌握的知识点

• 架构
  • 单线程
• 5种数据结构及其使用场景
• 操作命令
• 慢查询分析
• pipeline的使用
• redis和lua脚本的使用
• redis持久化
  • RDB
    • 直接把内存中的数据保存到一个dump文件中
    • 默认方式
    • 优点
      • 可以定时备份，适用于灾难恢复
    • 缺点
      • 一旦发生故障停机， 你就可能会丢失好几分钟的数据
  • AOF
    • 把所有队Redis进行修改的命令都存在一个文件 当Redis重启时，会优先使用AOF文件来还原数据，因为OF文件保存的数据集通常比 RDB 文件所保存的数据集更完整。
    • 需要手动开启
    • 优点
      • AOF的默认策略为每秒钟fsync一次,就算发生故障停机，也最多只会丢失一秒钟的数据。
      • 还可以设置每次执行写入命令的时候fsync一次，这样可以尽可能少的做到数据丢失。
    • 缺点
      • AOF 文件的体积通常要大于 RDB 文件的体积
      • AOF 的速度可能会慢于 RDB
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