【Redis】Redis详解-NoSql数据库

本是古典何须时尚 2023-10-15 15:31 84阅读 0赞

### 前言： ###

我们将在文章中探讨其数据结构、应用场景、持久化方式以及如何在实际应用中提高性能。

### 什么是Redis ###

Redis是一种基于键值对（key-value）的NoSQL数据库。  
Redis 常被用来做分布式的高速缓存，相比较我们常规使用的Mysql、SqlServer等数据库，Redis的最大特点在于数据读写全部在内存中进行，进而带来极大的效率优势。相比较其他的内存键值存储系统如Memcached， Redis支持更多的数据结构，极大的提升了使用的易用性。同时Redis采用典型的CS架构, 并且有着非常丰富的不同语言客户端支持。  
![在这里插入图片描述][135e10c6ac3b4095a881539ee4dadb47.png]

### Redis 数据结构 ###

![在这里插入图片描述][df82a3f5628144aa8e7a51207d335150.png]  
Redis中支持**string（字符串）、hash（哈希）、 list（列表）、set（集合）、zset（有序集合）、Bitmaps（位图）、 HyperLogLog、GEO（地理信息定位）** 等多种数据结构，因此 Redis可以满足很多的应用场景。本文主将常用的五种数据结构**string（字符串）、hash（哈希）、 list（列表）、set（集合）、zset（有序集合）**

#### String ####

字符串最基础的数据结构。字符串类型的值实际可以是字符串（简单的字符串、复杂的字符串（例如JSON、XML））、数字 （整数、浮点数），甚至是二进制（图片、音频、视频），但是值最大不能超过512MB.

**使用场景：** 缓存、计数器、分布式锁等  
常用命令：  
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#### 哈希Hash ####

**使用场景：** 存储具有一定结构化的数据  
常用命令：  
![在这里插入图片描述][e09f79c7b7184661b255ca5d4414d990.png]

#### 列表List ####

**使用场景：** 消息队列，文章列表  
常用命令：  
![在这里插入图片描述][f144b2485e944289864b27383d3cb3b5.png]

#### set ####

**使用场景：** 标签（tag），共同关注  
常用命令：  
![在这里插入图片描述][15c4b80159e14f958c7a1fe5638be2b1.png]

#### zset（Sorted Set） ####

**使用场景：** 排行榜，按序执行的任务队列  
常用命令：  
![在这里插入图片描述][7829b70858484257b9bb0a2b705c19ea.png]

### Redis 为什么这么快 ###

单机的Redis可以⽀撑每秒十几万的并发，相对于MySQL来说，性能是MySQL的⼏⼗倍。速度快的原因主要有⼏点：

*  完全基于内存操作
 *  使⽤单线程（6.0采用多线程），避免了线程切换和竞态产生的消耗
    
    > redis6.0之后对多线程的支持有了相当大的改进。Redis 引入了一个新的特性，称为 `I/O threads`。`I/O threads`在处理客户端请求和响应时，使用多个线程，以提高性能。  
    >   
    > 这些线程并**不会处理命令的执行**（**Redis 在这方面仍然是单线程的**）；它们只负责处理客户端连接的读写操作。
 *  基于⾮阻塞的IO多路复⽤机制
 *  C语⾔实现，优化过的数据结构，基于⼏种基础的数据结构，redis做了⼤量的优化，性能极⾼

#### 什么是IO多路复用 ####

这里引入知乎高赞回答方便理解，想深入了解请自行百度

假设你是一个老师，让30个学生解答一道题目，然后检查学生做的是否正确，你有下面几个选择：

1.  第一种选择：按顺序逐个检查，先检查A，然后是B，之后是C、D。。。这中间如果有一个学生卡住，全班都会被耽误。**（阻塞IO模型）**
2.  第二种选择：你创建30个分身，每个分身检查一个学生的答案是否正确。 这种类似于为每一个用户创建一个进程或者线程处理连接。
3.  第三种选择，你站在讲台上等，谁解答完谁举手。这时C、D举手，表示他们解答问题完毕，你下去依次检查C、D的答案，然后继续回到讲台上等。此时E、A又举手，然后去处理E和A。。。 **（IO多路复用）**

### Redis的键淘汰机制 ###

#### 定期删除 ####

redis 会将每个设置了过期时间的 key 放入到一个独立的字典中，以后会定期遍历这个字典来删除到期的 key。

Redis 默认会每秒进行十次过期扫描（100ms一次），过期扫描不会遍历过期字典中所有的 key，而是采用了一种简单的贪心策略。

1.  从过期字典中随机 20 个 key；
2.  删除这 20 个 key 中已经过期的 key；
3.  如果过期的 key 比率超过 1/4，那就重复步骤 1；

redis默认是每隔 100ms就随机抽取一些设置了过期时间的key，检查其是否过期，如果过期就删除。注意这里是随机抽取的。为什么要随机呢？你想一想假如 redis 存了几十万个 key ，每隔100ms就遍历所有的设置过期时间的 key 的话，就会给 CPU 带来很大的负载。

#### 惰性删除 ####

所谓惰性策略就是在客户端访问这个key的时候，redis对key的过期时间进行检查，如果过期了就立即删除，不会给你返回任何东西。

定期删除可能会导致很多过期key到了时间并没有被删除掉。所以就有了惰性删除。假如你的过期 key，靠定期删除没有被删除掉，还停留在内存里，除非你的系统去查一下那个 key，才会被redis给删除掉。这就是所谓的惰性删除，即当你主动去查过期的key时,如果发现key过期了,就立即进行删除,不返回任何东西。

本文中简单讲了下Redis的基本概念、数据类型、以及键淘汰机制，实际redis的功能点还有很多，我们下期文章继续讲下。

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