文章目录

• 前言
• ❤️Redis简介
• ❤️Redis的数据类型
• • 🤍Redis的数据结构
  • 🤍常用数据类型
  • 🤍其它数据类型
• ❤️Redis的淘汰策略
• • 🤍过期设置
  • 🤍淘汰策略
• ❤️Redis的通讯协议
• ❤️Redis的事件处理
• • 🤍文件事件
  • 🤍时间事件
  • 🤍aeEventLoop
• ❤️Redis的持久化
• • 🤍RDB
  • 🤍AOF

前言

随着时代的发展，产品的要求不再局限于能不能做到某事，而是更好的实现某事。当技术稳定后，用户对于产品的使用体验也越来越重要，产品速度性能更好、使用起来更简单就越受到用户的喜爱，占有的市场就越多。要想系统的请求速度更快当然离不开缓存，对于后台我们使用做多的缓存就是Redis，今天就为大家系统的讲解一下Redis需要掌握的知识点。

🔔使用的是Redis5版本，windows下载地址为：https://github.com/tporadowski/redis/releases

❤️Redis简介

Redis是由C语言编写的Key-Value类型的数据库，它是免费开源的NOSQL类型数据库，Redis作为最受欢迎的缓存数据库其性能非常高， Redis能读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s ，Redis除了可以作为缓存数据库使用外还可以用做分布式锁、发布订阅使用，当然在其它功能目前都有对应的中间件，所以Redis主要使用来做缓存数据库使用的。

❤️Redis的数据类型

🤍Redis的数据结构

redis中的数据存储的信息除了数据外还包括下面内容组成：

typedef struct redisObject { unsigned type:4;//类型 五种对象类型unsigned encoding:4;//编码 void *ptr;//指向底层实现数据结构的指针int refcount;//引用计数 unsigned lru:LRU_BITS; //LRU_BITS为24bit 记录最后一次被命令程序访问的时间}robj;

type占4位表示对象的类型；encoding占4位表示对象的编码格式；ptr指针(C语言中虐到你放弃的语法)；refcount对象的引用次数；lru对象最后一次操作的时间。

🤍常用数据类型

Redis支持五大常用数据类型：
1️⃣ String
Redis中的String类型支持字符串、整数和浮点数，看一下String的常用命令。

🔊 看一下具体的操作：
一般情况下我们都使用表名+key（id等）作为redis的key，这样防止key出现冲突。

使用自增，每次自增都会返回自增后的结果

使用setnx作为分布式锁，如果数据不存在保存的时候返回1，如果数据存在了返回0。

🔊 Redis的String对应int、embstr和raw三种编码格式。
int为数字类型

embstr为44个字节以内的短字符串

raw为大于44个字节的长字符串

2️⃣ list
list就是指的咱平常开发中的集合list，看一下list对应的命令：

🔊 看一下对应的使用：

使用list要区分哪是左哪是右，是不是对于上面的范围取值顺序感觉别扭，左侧插入的顺序是反着的，rpush才是你认为的顺序。

🔊 Redis的list对应的编码格式是quicklist：

3️⃣ set
set是无序、唯一的集合，看一下set对应的命令：

🔊 看一下对应的使用：

🔊 Redis的set对应的编码格式是intset和hashtable,当集合中的元素是64位以内整数的时候采用的intset作为编码，当存放的是其他类型的时候采用的是hashtable。

4️⃣ zset
zset又叫sortedset是有序、不重复的集合，zset中的每一个元素都有一个分值，看一下其命令：

🔊 看一下对应的使用：

例如水果销量排行使用zset，获取销量前三的数据

🔊 Redis的zset对应的编码格式是ziplist和skiplist，如果元素是比较少的整数和短字符串使用的是压缩列表，如果比较多或长字符串等使用的是跳跃表。

5️⃣ hash
hash就是我们常说的散列表，看一下其命令：

🔊 看一下对应的使用：

🔊 Redis的hash对应的编码格式是hashtable和ziplist，如果元素是比较少的整数和短字符串使用的是ziplist，如果比较多或长字符串等使用的是跳跃表。

🤍其它数据类型

除了常用的5中数据类型外，redis又增加了几种数据类型：bitmap位图，设置对应字段的值，值只有0和1两种状态；geo地理位置，就是我们常用的地图中的坐标，还支持坐标查询Xkm内附近的人；stream数据流，常用来作为消息队列使用，但是现在一般消息队列有专用的中间件了，redis用的较少。

❤️Redis的淘汰策略

Redis的读写性能非常的快，但是我们的内存空间是有限的，在有限的空间内要有效的利用，所以需要设置对应的key-value过期。
对应的配置信息在redis.conf中有注释记录。

🤍过期设置

🔊maxmemory： 这是redis配置文件中设置使用的最大内存空间，如果设置为0则没有限制的使用内存，一般设置为服务器内存的3/4，留出1/4作为服务器日常使用，当然如果你服务器如果有其他软件部署要考虑清楚。

🔊 expire： 过期时间，上面我们说过redis中的数据记录里面有一个最后操作时间，这里有了一个过期时间，单位是秒，如果最后操作时间到当前时间大于等于过期时间，则数据过期了要被清理掉了。

🤍淘汰策略

Redis中的淘汰机制有定时删除、懒删除和主动删除。其中定时删除是指创建数据的时候创建个定时器，当数据过期时执行定时器删除，比较消耗CPU资源；懒删除指的是数据过期了不删除，当在用数据的时候发现数据过期了才删除；主动删除是我们常说的删除策略了，Redis主动的删除数据。
主动删除分为下面的策略：

1. LRU指的是最近最少使用的数据删除，注重的最后使用的时间。
2. LFU指的是最近最少使用的数据删除，注重的最近时间段内使用的次数。
3. RANDOM指的是过期的数据随机删除。
4. TTL从设置过期的数据里面随机挑选数据，淘汰TTL值最小的数据。
5. Noenviction表示不删除数据。

❤️Redis的通讯协议

Redis中客户端和服务器之间交互采用的通讯协议是RESP（Redis的序列化协议）。简单的解释一下就是Redis发送的命令会通过这个协议去解析，将命令解析为Redis可以看懂的语言，看一下解析的语法格式：

1. 所有的命令或者数据都是以\r\n结尾的，在windows系统下是以\n结尾的。
2. 对于简单的字符串是以+开头。
3. 对于错误类型Error是以-开头。
4. 对于整数类型是以：开头。
5. 对于大字符串类型是以$开头。
6. 对于数组类型是以 * 开头。

🔊 来简单的解释一下这个通讯协议怎么解析执行命令的。例如执行一个命令：

set  user001 jack

实际上该命令会通过RESP协议解析为下面语句：

*3\r\n$3\r\nSET\r\n$7\r\nuser001\r\n$4\r\njack\r\n

我们把\r\n去掉，格式化看一下解析后的语句的语法，整条命令是字符串格式，但是需要对字符串进行解析解析乘redis能看懂的命令就变成了下面这样，\r\n可以是结束也是开始，一般是从\r\n开始数位数的：

❤️Redis的事件处理

Redis中的事件分为文件事件和时间时间。

🤍文件事件

🔊 文件事件是Socket IO事件，主要是客户端的连接、请求、回复、断开等事件。

我们都知道Redis是单线程的，这里的单线程指的是文件事件处理的单线程，并不是Redis就一个线程。通俗的解释一下：正常我们包括数据库连接等都是线程池的，来一个连接建立一个线程，而Redis是单线程处理的，来一个请求链接会交给对应的Request Handler，并不会建立线程。
🔊 Redis的I/O模型
Redis对于文件事件的处理是基于单线程的IO多路复用机制，主要分为四种：

SELECT
SELECT是通过数组实现的，其原理与我们学NIO的时候的那个选择器差不多，当有每次检查时候需要读写的时候，对管理的所有Socket都进行遍历。所以效率比较低，而且有最大数量1024限制。

POLL
POLL的原理与SELECT差不多，同样需要遍历所有连接，效率较低，但是其底层是通过链表实现的，而且没有最大链接数量1024限制。

EPOLL
上面两个每次有事件的时候都需要整体遍历，而且需要在用户空间和内核空间都拷贝一次。EPOLL克服了这些缺点，只需要拷贝一次，将文件描述符Socket事件放到内核的事件表中，实现了用户空间和内核空间的共享，而且EPOLL只管活跃的连接，效率远高于POLL和SELECT，这是Reids默认的实现方式。

KQUEUE
KQUEUE是UNIX下的IO多路，这个可以在发生事件之后直接一次性的通知到对应的Socket，效率非常高。

🤍时间事件

时间事件是Redis的另一个事件，分为定时事件和周期事件。
定时事件指的是在程序运行一段时间后执行一次，执行之后该事件就失效了，跟前端常setTimeOut一样效果。
周期事件指的是在一定的时间间隔重复执行某一程序，同前端的setInterval一样效果。

Reids中的时间事件主要用来清理过期的数据、AOF或RDB的持久化操作、清理失效的客户端以及集群同步等功能。

🤍aeEventLoop

aeEventLoop是Redis中事件的核心，管理着整个时间事件和文件事件，一直循环的处理需要执行的事件，看其主函数就是一个While循环：

void aeMain(aeEventLoop *eventLoop) { eventLoop->stop = 0;  while (!eventLoop->stop) {  if (eventLoop->beforesleep != NULL)  eventLoop->beforesleep(eventLoop);    aeProcessEvents(eventLoop, AE_ALL_EVENTS);     }}

具体的事件细节感兴趣的可以自行学习，这里咱就不多看了，本身就不是学C的，只靠大学快忘干净的那些知识，可能看起来比较困难。

❤️Redis的持久化

Redis的持久化机制分为RDB和AOF机制。Redis的持久化主要是为了Redis服务宕机之后的恢复，我们知道Redis主要是通过内存工作的，如果宕机之后数据消失了，所以需要将持久化到磁盘的数据恢复到内存，这样就不会重启服务后Redis没有数据给数据库造成太大的压力。

🤍RDB

RDB是Redis默认的持久化机制，将内存中的数据按照一定的时间周期通过快照的方式保存到磁盘上。
看一下Redis.conf中对于RDB的配置

这是定了三个时间周期，对于要求不断的放松，这样的漏斗式设计性能比较高。
RDB模式使用的二进制压缩文件，空间小，方便主从复制的传输；使用主进程Fork子进程，性能比价高；数据恢复时直接通过二进制镜像文件，适合大规模的数据恢复。
但是RDB模式需要间隔一定的时间存储，我们看到默认的配置里面最小的是1分钟，如果服务挂掉，会丢失最后一个周期内的数据。

🤍AOF

不同于RDB的机制，AOF是将Redis执行的RESP命令持久化到了磁盘中，如果恢复的时候需要按照顺序执行对应的命令即可。可以通过下面配置开启AOF持久化。

AOF的持久化有三种保存模式，分别是AOF_FSYNC_NO(不保存)、AOF_FSYNC_EVERYSEC(每秒保存一次)、AOF_FSYNC_ALWAYS(每执行一个命令保存一次)，默认每秒保存一次。当然如果说是数据的完整性的话每个命令保存一次效果最好，但是其执行会阻塞Redis主进程，效率较低；而每秒保存一次是通过fork子进程来执行的，不会阻塞主进程效率高，最多也就丢失一两秒的数据，可以被接受。

相较于RDB模式来说，AOF执行保存的频率较高，其性能肯定会受到影响，但是其数据完整性较高，丢失的数据较少。但是从AOF的工作机制来看，其恢复时通过命令恢复的，如果数据较多的话，恢复起来肯定不如RDB直接恢复快。

一般情况下我们不会只选择AOF模式的，性能太差。如果做缓存使用的话可以使用RDB模式，如果作为内存数据库使用的话可以采用RDB+AOF模式。