Redis（一）原理与基本使用

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一、Redis的核心概念

概念
Redis就是分布式缓存，也可以理解成进程外的缓存。
如图：

二、Redis的应用场景

应用场景
主要是应用在集群系统中。
- 单体项目就没必要用分布式缓存，使用本地缓存就可以；如图：

当客户端发起请求到系统，系统先去到本地缓存查询数据，没有查询到数据则到数据库查询，将查到的数据保存到本地缓存在返回到客户端；当第二次请求到系统，系统先去到本地缓存查询数据，则将缓存中的数据返回到客户端【第一次请求已经将数据保存到本地缓存中】；那他本地缓存的命中率为 50%；

使用本地缓存做分布式会有缓存命中率下降缺陷；如图：

客户端发起请求到Nginx，Nginx将请求代理到系统1，系统1查看本地缓存没有符合条件的数据，再到数据库获取数据存到本地缓存再返回到客户端；当客户端在一次发起请求到Nginx，Nginx将请求代理到系统2，系统2查看本地缓存没有符合条件的数据，再到数据库获取数据存到本地缓存再返回到客户端，那么发起了两次请求都没有到本地缓存中获取到数据，那它缓存命中率为 0/2=0；缓存命中率下降那就表明整体查询性能下降。

解决缓存命中率的方案
将缓存数据集中到一起，使用Redis分布式缓存，如图：

三、Redis的项目落地

条件

Demo项目

Redis 【在linux中部署】

Linux安装

#安装 wget 命令
yum -y install wget
#下载
wget http://download.redis.io/releases/redis-6.2.6.tar.gz
#解压
tar xzf redis-6.2.6.tar.gz
#进入解压文件夹
cd redis-6.2.6
#安装 gcc
yum install gcc
#编译
make
#进入解压后的src目录，运行服务
src/redis-server

Demo 项目配置

步骤

安装Redis Nuget包
```
StackExchange.Redis
```

定义一个扩展类

public static IServiceCollection AddRedis(this IServiceCollection serviceCollection) 
        {
            ConnectionMultiplexer connectionMultiplexer = ConnectionMultiplexer.Connect("IP:端口");
            serviceCollection.AddSingleton(connectionMultiplexer);  
            return serviceCollection;    
        }

StateUp类注册【写了个扩展方法】
```
services.AddRedis();
```

Redis 存储和获取

//注入
public readonly ConnectionMultiplexer connectionMultiplexer; 
public HomeController(ConnectionMultiplexer _connectionMultiplexer)
{ 
  connectionMultiplexer = _connectionMultiplexer;
}
// 获取Redis值
obj = connectionMultiplexer.GetDatabase(0).StringGet(Key).ToString();
//存储Redis值  Key:Value
connectionMultiplexer.GetDatabase(0).StringSet(Key, Value);

Redis 存储集合

//获取Redis是否存在
RedisValue[] redisValues = connectionMultiplexer.GetDatabase(0).SetMembers("list");
 //Redis中不存在此数据
 if (redisValues.Length == 0)
{
//数据库中获取
 list = demoDbContext.Set().ToList();
 List rvList = new List();
 foreach (User user in list)
 {
    obj = JsonConvert.SerializeObject(user);
    rvList.Add(obj);
 }
 //将数据添加到Redis中
  connectionMultiplexer.GetDatabase(0).SetAdd("list", rvList.ToArray());       
 }

Redis Hash字典存储

使用场景：对数据库某个字段做修改或者某个int字段数据加一

//获取HASH字段中的数据
 connectionMultiplexer.GetDatabase(0).HashGet(类型, key).ToString();
 if (string.IsNullOrEmpty(obj))
 {
   //到数据库获取数据
   u = demoDbContext.Set().Where(p => p.useid == useid).FirstOrDefault();
   //将数据添加到Redis Hash字典中
   connectionMultiplexer.GetDatabase(0).HashSet(类型, key,Value);
   //设置过期时间
   connectionMultiplexer.GetDatabase(0).KeyExpire(类型,TimeSpan.FromSeconds(10));

  }
  //字典中的Value值加1
  connectionMultiplexer.GetDatabase(0).HashIncrement(类型, key);

Redis 事务

//查询获取值
connectionMultiplexer.GetDatabase(0).HashGet(类型, key).ToString();
//创建事务
ITransaction transaction = connectionMultiplexer.GetDatabase(0).CreateTransaction();
//添加值
transaction.HashSetAsync(类型, key, value);
//修改值
// transaction.HashSetAsync(类型, key,修改后Value);
//提交事务
 bool commit = transaction.Execute();

Redis 批量存储数据

 //创建批量对象
  var bach = connectionMultiplexer.GetDatabase(0).CreateBatch();
  //获取数据
  List list = new List();
  list = demoDbContext.user.ToList();
  //批量添加
  for (int i = 0; i < list.Count; i++)
  {
    bach.HashSetAsync("bach_User_"+i, "state", list[i].usestate);
  }
  //数据提交
  bach.Execute();

Redis集合排序

//获取数据
RedisValue[] rv = connectionMultiplexer.GetDatabase(0).SetMembers("User");
 if (rv.Length == 0)
 {
   list = demoDbContext.Set().ToList();
   List rvList = new List();
   //批量添加数据
   foreach (User u in list) 
   {
      var  data = JsonConvert.SerializeObject(u);  
      rvList.Add(data);
       //数据排序
       connectionMultiplexer.GetDatabase(0).SortedSetAdd("User", data, u.usestate);  // User :key  data:Value值  u.usestate：排序字段  升序
  }

Redis分页查询

 List list = new List();
 //获取分页数据  100为行数，1为页数
 RedisValue[] rv = connectionMultiplexer.GetDatabase(0).SetScan("User",100,0,1).ToArray();
 if (rv.Length == 0)
   {
      list = demoDbContext.Set().ToList();
      List rvList = new List();
      foreach (User u in list) 
      { 
         var  data = JsonConvert.SerializeObject(u); 
         rvList.Add(data); 
       }
       //添加数据到Redis中
      connectionMultiplexer.GetDatabase(0).SetAdd("User", rvList.ToArray());
    }

四、Redis的通信原理

Redis处理事件的简单模型：多路复用机制【一个线程处理多个连接】【订阅发布机制】;

原理
默认通过Socket协议建立连接的，服务端通过Socket的经过四层，在通过链路层再经过四层到达Redis建立连接；链路层【硬件层面】收到请求后，操作系统【生产者】通过同步转换成异步将请求发给事件收集器【MQ】然后Redis【订阅者】用一个线程通过轮询的方式处理事件，这就是多路复用机制。
Redis做的三件事：
1、建立连接
2、存储数据到本地缓存
3、持久化数据到文件中（开启新线程）
如图：

五、Redis的数据结构原理

原理
Redis 建立连接后，通过接口将数据存储到内存中。
如图：
数据持久化
- 目的
  为了防止数据丢失。默认存放在AOP 文件中。
Redis Set原理图
数组+HASH表，如图：

HASH的作用：防止数据重复，使用HASH碰撞。

Redis HASH字典原理
数组+HASH表+单项列表。
- 原理
  字典存储的字段经过hash得到一个数组的索引，根据索引将key \ value存储到数组中，如果得到的索引已经存在key\value 了，不会覆盖掉，会形成一个单项链表的形式继续存储。
  如图：



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缺陷
完全基于内存，会导致内存溢出。不适合存储海量数据。