Redis技术分享

前言

以前做过一个有关redis的技术分享，这里将之前分享的内容做了抽减，来大概的介绍一下redis，以帮助快速入门，对redis有个概要性的了解，不会做深入的介绍。本文中代码由于是直接用以前PPT上的截图，所以没有贴源码，请谅解。

本文内容如有错误的地方，欢迎指正。

Redis是什么？

Redis是完全开源免费、遵守BSD协议的一个高性能的key-value数据库。据官方统计数据：redis读 110000次/秒，写 81000次/秒。目前已经有很多公司都在用redis，下面举几个例子：

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Redis的基本数据结构

Redis作为一个nosql数据库，支持五种基本的数据结构，可谓是相当丰富，能满足大部分使用场景。如下所示：

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虽然说redis是nosql数据库，但是实际业务场景中，我们也可以用redis实现关系型表结构，这都跟上面的五种基本数据结构是分不开的。当然，这里只针对每种数据结构的底层做了提点，并没有去深入探究；redis的底层是用C/C++实现的，足以体现其高性能；在使用中，redis其实还对其底层结构做了一次封装，封装厂特有的对象，以便于上层的操作。感兴趣的可以去浏览一下redis的源码：https://github.com/antirez/redis

安全与性能

持久化

redis支持两种持久化方式：AOF 和 RDB（SNAPSHOTTING）。

RDB持久化也俗称快照，是将redis数据库中某一时刻的数据写入硬盘，存一个副本，然后在数据库数据丢失后，执行这个快照文件即可恢复数据。RDB的核心配置如下：

save 60 1000  //60秒内有1000次更改操作则进行save
stop-writes-on-bgsave-error no //save的过程中出错是否停止
rdbcompress yes //是否对保存的文件进行压缩
dbfilename dump.rdb //定义生成的文件名

AOF持久化是将操作命令追加到aof文件的末尾，以此来达到数据备份，即数据库崩溃时，可以重新执行这个文件，来尽可能的恢复数据。AOF的核心配置如下：

appendonly yes  //是否追加
appendfsync everysec / always / no  //追加方式：每秒写入并完成磁盘同步、总是写入并完成磁盘同步、写入不完成磁盘同步
no-appendfsync-on-rewrite no //当磁盘同步时是否进行对文件进行写入操作
auto-aof-rewrite-percentage 100 //设置当前文件夹的大小是上一次rewrite操作时文件的一倍时（即增长了100%）执行rewrite操作
auto-aof-rewrite-min-size 64m //设置文件到达一定大小后才执行rewrite操作

下面来对RDB和AOF两种持久化方式做一个对比：
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在实际应用中，基本上都是两种方式结合使用，这样能互相弥补缺点，尽量保证当出现数据丢失时达到最小。

事务

Redis的事务保证是通过WATCH、MULTI、EXEC、UNWATCH、DISCARD几个命令。下面给出一段代码（买卖关系）展示，主要讲几个命令综合起来运用，来探究redis事务。
这段代码很简单，当前，前提弄懂了这个几个命令的意思就更容易看懂了。
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当然也可以通过非事务流水线来达到事务效果，即要么全部执行，要么全部不执行。非事务流水线应用也是很广的，下面贴出一段代码：也是通过MULTI和EXEC命令包裹执行的
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集群

注：集群的两张图时参考其他资料借用而来的，由于看资料是很久以前，以不记得参考的资料的链接地址，故此未能贴出。
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所有的redis节点彼此互联，内部使用二进制协议优化传输速度和带宽；
节点的fail是通过集群中超过半数的节点检测失效时才生效；
客户端与redis节点直连，不需要中间proxy，客户端不需要连接集群所有节点，连接集群中任何一个节点即可。
redis-cluster把所有的物理节点映射到[0-16383]slot上（哈希槽，由cluster负责维护）

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单个节点挂掉的情况：

所有master参与，如果半数以上master节点与其中一个master节点通信超时认为当前master节点挂掉。

整个集群不可用情况:

如果集群任意master挂掉，且当前master没有slave，集群进入fail状态，也可以理解成集群的slot映射[0- 16383]不完整时进入fail状态；
如果集群超过半数以上的master挂掉，无论是否有slave集群进入fail状态。

当然在实际业务场景中，运用redis集群并不是上诉这么简单，基本上都是要加中间件以及代理，网上已有很多大佬对此提出了方案。

Redis特性

原子性

原子性大致就一句话，要么全部执行，要么全都不执行。Redis的原子性体现在：

Redis的所有操作都是原子性的；
Redis支持几个操作的原子性执行 [ MULTI和EXEC命令包裹的操作]。

键的过期时间设定

EXPIRE key-name seconds	设置多长时间后过期
conn.expire("key",100);

EXPIREAT key-name timestamp   设置某个特定的UNIX时间戳之后键过期
conn.expireAt("key",1508084022);

PTTL  key-name		查看距过期时间还剩多少秒
conn.pttl("key");

PERSIST key-name		移除过期时间
conn.persist("key");

发布与订阅

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发布与订阅

SUBSCRIBE channel [channel …]        订阅频道
UNSUBSCRIBE channel [channel …]    退订频道
PUBLISH channel message        向给频道发送消息
PSUBSCRIBE pattern [pattern]        订阅与给定模式相匹配的所有频道
PUNSUBSCRIBE pattern [pattern …]    退订给定的模式

应用场景

String（可存储字符串、整数、浮点数）

原子计数器 [比如网站的点击量]；
要对单个元素设置过期时间的情况下，只能使用String结构，不能使用哈希，因为hash的key不是redis的key；
字符串 [串的追加、获取子串]
二进制串的操作 [统计1的个数、按位操作等]

Hash

Hash可用于结构化存储，如下所示：
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List

redis的list并不是传统上的list，它类似与双端队列or双向链表。举一些常见的例子：

最近联系人、最新评论、最新日志；
消息队列；
微博的时间线 [此方式也可用有序集合实现]；

Set

这个结构的使用由于其结构的特性也很常见，比如：微博的共同关注、QQ的共同好友都可以用这种方式实现。
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ZSet

此数据结构的特性是：带有权重、有序性。因此，可以用来做排行榜相关业务场景（比如投票、微博的热搜）。又因为其权重的特性（权重一样时，按值来排序），可以用来做英文的自动补全。
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总结

Redis的基本数据结构有丰富的特性，可以在很多业务场景中使用，上面只是做一下提点，更多的需要我们在实际业务中思考去选择。笔者就喜欢用redis去解决实现一些业务场景，并且更喜欢用ZSet结构，这个结构很有魔性。

实际业务中，Redis觉大多数情况下都是用做缓存，且在缓存这方面，是可以完全替代Memcache的。

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