Redis 入门介绍

1、什么是Redis？

Redis是一个高可用的key-value内存数据库。value可以支持多种类型。包括字符串(string)、链表(list)、集合(set)、有序集合(zset sorted set)和哈希(hash)。类似于java中的HashMap也是key-value,value可以存放多种数据结构。

Redis是内存数据库，并且是key-value类型，没有复杂的关系。所以读取与存入比mysql这种传统的关系型数据库快。

相比于memcached内存数据库，它可以通过RDB或AOF的方式将内存数据存入磁盘空间，达到数据的持久化。并且Redis也可以通过主从复制，哨兵，集群等方式实现高可用。

2、Redis数据库

2.1 Redis数据库

Redis默认有16个数据库。

redisServer结构中保存着一个redisDb数组，int dbnum 保存着数据库数量。dbnum默认是16。

struct redisServer{
    // 一个数组，保存着服务器中的所有数据库
    redisDb *db ;
   //服务器的数据库数量
    int  dbnum ;
}

每个数据库对应一个redisDb结构，redisDb结构中的dict字典（键空间）保存了改数据库的所有的键值对 。

struct redisDb{
    // 数据库键空间，保存着数据库中的所有键值对
    dict *dict ;
}

切换数据库select 1
当客户端切换到1号数据库时，数据结构示意图：

image.png

切换数据库select 2
当客户端切换到2号数据库时，数据结构示意图：

image.png

2.2 数据库建空间示意图

• alphabet 是一个列表键，键的名字是字符串'alphabet'，键的值是一个包含三个元素的列表对象。
• book是一个哈希表键，键的名字是字符串'book'，键的值是一个包含三个元素的哈希表对象。

• message是一个字符串键，键的名字是字符串'message'，键的值是一个字符串对象'hello world'

  
  
  image.png

2.3 数据库操作

执行命令set date "2013.12.1"
添加一个新键值对到数据库，就是将键值对添加到对应数据库（redisDb）的字典（dict）中

date

删除book键del book

del

更新message键set message "blah blah"

set

取值alphabet lrange alphabet 0 -1

lrange

清空数据库flushdb
针对数据库本身的redis命令，基本上都是针对redisDb的字典（dict）进行操作。

2.4 键生存时间及过期策略

设置键过期时间，可以以秒或者毫秒精度

命令	描述
expire	设置键key的生存时间为ttl 秒
pexpire	设置键key的生存时间为ttl 毫秒
expireat	设置键key的过期时间为timestamp所指定的秒数时间戳
pexpireat	设置键key的过期时间为timestamp所指定的毫秒数时间戳

expire test 5 ：设置key test过期时间为5秒以后
pexpire test 6000 ：设置key test过期时间为6000毫秒以后
expireat test 1377333100 ：设置key test过期时间为1377333100
pexpireat test 1377333100000 ：设置key test过期时间为1377333100000

实际上expire，pexpire ，expireat 三个命令都是使用pexpireat 命令实现的，redis会将其他类型的过期时间最终都转化为毫秒时间戳保存。

过期时间的保存

redisDb结构的expires字典保存了数据库中的所有键的过期时间，称为过期字典。
过期字典的key为指针，指向键空间的某个键对象。
过期字典的value为long long 整数，保存着过期时间戳-毫秒精度的unix时间戳。

struct redisDb{
     //过期字典，保存着键的过期时间
    dict *expires ;
}

expires

为了展示方面，图示中的键空间与过期字典会出现两次alphabet及book对象，实际中，键空间的key与过期字典的key指向的是同一个键对象，不会出现重复对象。

过期键的删除策略

删除策略	描述	优点	缺点
定时删除	设置键的过期时，创建一个定时器(timer),让定时器在键的过期时间来临时，立即执行对键的删除操作	及时删除过期键，释放内存	过期键数量较大时，会创建大量定时器，占用相当一部分cpu时间，不采用
惰性删除	放任过期键不管，当获取键时，判断是否过期，过期的话，就删除掉，未过期，返回该键	不用创建定时器，不占用cpu时间	过期键会占用大量内存，导致数据积压
定期删除	每隔一段时间，程序对数据库进行一次检查，删除过期键，至于删除多少过期键，检查多少个数据库，有算法决定	是前两种策略的折中方案，既能比较及时释放内存，又能不占用大量cpu时间	难点在于确定操作执行的时长和频率，既不能让删除操作执行太频繁而占用cpu时间，又不能执行太少，浪费内存

Redis服务器使用了惰性删除及定期删除两种策略。

惰性删除：所有读写Redis命令在执行之前都会调用expireIfNeeded函数对输入键进行检查。expireIfNeeded就像一个过滤器，将过期键删除。

expireIfNeeded

定期删除：redis的周期性函数serverCron会在规定时间内多次遍历各个数据库，从数据库的expires字典中随机检查一部分键的过期时间，并删除其中的过期键。

RDB对过期键的处理

生成RDB文件
save及bgsave命令只会对未过期的键进行保存操作，保存至rdb文件。

载入RDB文件
如果服务器以主服务器模式运行，那么载入RDB文件时，不会将过期键导入。
如果服务器以从服务器模式运行，那么载入RDB文件时，会将过期键导入，等主服务器同步数据时，再删除掉过期数据。

AOF对过期键的处理

AOF文件写入
当服务器以AOF持久化模式运行时，对于未被删除的过期数据，AOF不会因为过期键产生任何影响。
对于已被删除的数据，程序会像AOF追加（append）一条DEL命令，来显示地记录该键已被删除。

AOF重写
在执行AOF重写的过程中，程序会对数据库中的键进行检查，已过期的键不会被保存至重写后的AOF文件中。

复制对过期键的处理

当服务器运行在复制模式下，从服务器的过期删除动作由主服务器控制。
主服务器在删除一个过期键时，会向从服务器发送一个DEl命令，告知从服务器删除过期键
从服务器执行客户端发送的命令时，即使碰见过期键也不会将过期键删除，而是会继续像处理未过期键一样进行处理。
从服务只有接收到主服务器的DEl命令，才会删除过期键。