Redis

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简介

推荐一本书：http://redisbook.com/

数据结构

基础数据结构

Strings

Hashes

Lists

Sets

Sorted Sets

高级数据结构

Bitmaps

HyperLogLogs

Geospatial Indexes

Streams

底层数据结构

SDS

定义

struct sdshdr {

    // 记录 buf 数组中已使用字节的数量
    // 等于 SDS 所保存字符串的长度
    int len;

    // 记录 buf 数组中未使用字节的数量
    int free;

    // 字节数组，用于保存字符串
    char buf[];

};

总结

  • Redis 只会使用 C 字符串作为字面量， 在大多数情况下， Redis 使用 SDS （Simple Dynamic String，简单动态字符串）作为字符串表示。

  • 比起 C 字符串， SDS 具有以下优点：

    1. 常数复杂度获取字符串长度。

    2. 杜绝缓冲区溢出。

    3. 减少修改字符串长度时所需的内存重分配次数。

    4. 二进制安全。

    5. 兼容部分 C 字符串函数。

List

typedef struct listNode {

    // 前置节点
    struct listNode *prev;

    // 后置节点
    struct listNode *next;

    // 节点的值
    void *value;

} listNode;
typedef struct list {

    // 表头节点
    listNode *head;

    // 表尾节点
    listNode *tail;

    // 链表所包含的节点数量
    unsigned long len;

    // 节点值复制函数
    void *(*dup)(void *ptr);

    // 节点值释放函数
    void (*free)(void *ptr);

    // 节点值对比函数
    int (*match)(void *ptr, void *key);

} list;

总结

Redis 的链表实现的特性可以总结如下：

  • 双端： 链表节点带有 prev 和 next 指针， 获取某个节点的前置节点和后置节点的复杂度都是 O(1) 。

  • 无环： 表头节点的 prev 指针和表尾节点的 next 指针都指向 NULL ， 对链表的访问以 NULL 为终点。

  • 带表头指针和表尾指针： 通过 list 结构的 head 指针和 tail 指针， 程序获取链表的表头节点和表尾节点的复杂度为 O(1) 。

  • 带链表长度计数器： 程序使用 list 结构的 len 属性来对 list 持有的链表节点进行计数， 程序获取链表中节点数量的复杂度为 O(1) 。

  • 多态： 链表节点使用 void* 指针来保存节点值， 并且可以通过 list 结构的 dup 、 free 、 match 三个属性为节点值设置类型特定函数， 所以链表可以用于保存各种不同类型的值。

Ziplist

typedef struct zskiplistNode {

    // 后退指针
    struct zskiplistNode *backward;

    // 分值
    double score;

    // 成员对象
    robj *obj;

    // 层
    struct zskiplistLevel {

        // 前进指针
        struct zskiplistNode *forward;

        // 跨度
        unsigned int span;

    } level[];

} zskiplistNode;

Quicklist

Skiplist

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Dict

特性

事务（Transactions）

Pub/Sub

Lua Scripting

Keys with a limited time-to-live

LRU eviction of keys

Automatic failover

持久化

AOF

RDB

客户端

Java

Jedis

Jedis 是老牌的 Redis 的 Java 实现客户端，提供了比较全面的 Redis 命令的支持，其官方网址是：http://tool.oschina.net/uploads/apidocs/redis/clients/jedis/Jedis.html。

优点：

  • 支持全面的 Redis 操作特性（可以理解为API比较全面）。

缺点：

  • 使用阻塞的 I/O，且其方法调用都是同步的，程序流需要等到 sockets 处理完 I/O 才能执行，不支持异步；

  • Jedis 客户端实例不是线程安全的，所以需要通过连接池来使用 Jedis。

lettuce

lettuce （[ˈletɪs]），是一种可扩展的线程安全的 Redis 客户端，支持异步模式。如果避免阻塞和事务操作，如BLPOP和MULTI/EXEC，多个线程就可以共享一个连接。lettuce 底层基于 Netty，支持高级的 Redis 特性，比如哨兵，集群，管道，自动重新连接和Redis数据模型。lettuce 的官网地址是：https://lettuce.io/

优点：

  • 支持同步异步通信模式；

  • Lettuce 的 API 是线程安全的，如果不是执行阻塞和事务操作，如BLPOP和MULTI/EXEC，多个线程就可以共享一个连接。

Redisson

Redisson 是一个在 Redis 的基础上实现的 Java 驻内存数据网格（In-Memory Data Grid）。它不仅提供了一系列的分布式的 Java 常用对象，还提供了许多分布式服务。其中包括( BitSet, Set, Multimap, SortedSet, Map, List, Queue, BlockingQueue, Deque, BlockingDeque, Semaphore, Lock, AtomicLong, CountDownLatch, Publish / Subscribe, Bloom filter, Remote service, Spring cache, Executor service, Live Object service, Scheduler service) Redisson 提供了使用Redis 的最简单和最便捷的方法。Redisson 的宗旨是促进使用者对Redis的关注分离（Separation of Concern），从而让使用者能够将精力更集中地放在处理业务逻辑上。Redisson的官方网址是：https://redisson.org/

优点：

  • 使用者对 Redis 的关注分离，可以类比 Spring 框架，这些框架搭建了应用程序的基础框架和功能，提升开发效率，让开发者有更多的时间来关注业务逻辑；

  • 提供很多分布式相关操作服务，例如，分布式锁，分布式集合，可通过Redis支持延迟队列等。

缺点：

  • Redisson 对字符串的操作支持比较差。

总结

搭配lettuce + Redisson

Jedis 和 lettuce 是比较纯粹的 Redis 客户端，几乎没提供什么高级功能。Jedis 的性能比较差，所以如果你不需要使用 Redis 的高级功能的话，优先推荐使用 lettuce。

Redisson 的优势是提供了很多开箱即用的 Redis 高级功能，如果你的应用中需要使用到 Redis 的高级功能，建议使用 Redisson。具体 Redisson 的高级功能可以参考：https://redisson.org/

闲扯

Redis的十万个为什么

Redis 为什么早期版本选择单线程？

官方解释

因为 Redis 是基于内存的操作，CPU 不是 Redis 的瓶颈，Redis 的瓶颈最有可能是 机器内存的大小 或者 网络带宽。既然单线程容易实现，而且 CPU 不会成为瓶颈，那就顺理成章地采用单线程的方案了。

简单总结一下

  1. 使用单线程模型能带来更好的 可维护性，方便开发和调试；

  2. 使用单线程模型也能 "并发" 的处理客户端的请求；(I/O 多路复用机制)

  3. Redis 服务中运行的绝大多数操作的 性能瓶颈都不是 CPU；

强烈推荐 各位亲看一下这篇文章：

  • 为什么 Redis 选择单线程模型 · Why's THE Design? - https://draveness.me/whys-the-design-redis-single-thread

Redis 为什么这么快？

简单总结：

  1. 纯内存操作：读取不需要进行磁盘 I/O，所以比传统数据库要快上不少；

  2. 单线程，无锁竞争：这保证了没有线程的上下文切换，不会因为多线程的一些操作而降低性能；

  3. 多路 I/O 复用模型，非阻塞 I/O：采用多路 I/O 复用技术可以让单个线程高效的处理多个网络连接请求（尽量减少网络 IO 的时间消耗）；

  4. 高效的数据结构，加上底层做了大量优化：Redis 对于底层的数据结构和内存占用做了大量的优化，例如不同长度的字符串使用不同的结构体表示，HyperLogLog 的密集型存储结构等等..

附件

常用命令

1、获取最大允许连接数

config get maxclients

2、获取当前连接情况

info clients

3、杀死指定连接

CLIENT KILL ip:port

4、从服务器变为主服务器

 SLAVEOF NO ONE

5、scan实现模糊查询

  • SCAN相关命令包括SSCAN 命令、HSCAN 命令和 ZSCAN 命令，分别用于集合、哈希键及有续集等

命令格式：

SCAN cursor [MATCH pattern] [COUNT count]

命令解释：scan 游标 MATCH <返回和给定模式相匹配的元素> count 每次迭代所返回的元素数量

SCAN命令是增量的循环，每次调用只会返回一小部分的元素。所以不会有KEYS命令的坑(key的数量比较多，一次KEYS查询会block其他操作)。 SCAN命令返回的是一个游标，从0开始遍历，到0结束遍历。 通过scan中的MATCH 参数，可以让命令只返回和给定模式相匹配的元素，实现模糊查询的效果

例如：

示例：
scan 0 match DL* count 5 
sscan myset 0 match f*

注意：游标的值，其实就是查出来结果的number号

6、哨兵模式下，如果通过哨兵查询主从服务器？

使用 sentinel masters 命令列出主服务器信息

备注：以下列出的是 Sentinel 接受的命令：

  • PING ：返回 PONG 。

  • sentinel masters ：列出所有被监视的主服务器，以及这些主服务器的当前状态。

  • sentinel slaves ：列出给定主服务器的所有从服务器，以及这些从服务器的当前状态。

  • sentinel get-master-addr-by-name ： 返回给定名字的主服务器的 IP 地址和端口号。 如果这个主服务器正在执行故障转移操作， 或者针对这个主服务器的故障转移操作已经完成， 那么这个命令返回新的主服务器的 IP 地址和端口号。

  • sentinel reset ： 重置所有名字和给定模式 pattern 相匹配的主服务器。 pattern 参数是一个 Glob 风格的模式。 重置操作清楚主服务器目前的所有状态， 包括正在执行中的故障转移， 并移除目前已经发现和关联的， 主服务器的所有从服务器和 Sentinel 。

  • sentinel failover ： 当主服务器失效时， 在不询问其他 Sentinel 意见的情况下， 强制开始一次自动故障迁移 （不过发起故障转移的 Sentinel 会向其他 Sentinel 发送一个新的配置，其他 Sentinel 会根据这个配置进行相应的更新）。

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