Redis——Redis简介

Redis是目前最流行的键值对（key-value）数据库，以出色的性能著称，官方提供的数据是可以支持100000以上的+QPS。Redis具有高性能的主要原因如下：

• Redis是基于内存的存储数据库，绝大部分的命令处理只是纯粹的内存操作，内存的读写速度非常快。
• Redis是单进程线程的服务（实际上一个正在运行的Redis Server肯定不止一个线程，但只有一个线程来处理网络请求），避免了不必要的上下文切换，同时不存在加锁/释放锁等同步操作。
• Redis使用多路I/O复用模型（select、poll、epoll），可以高效处理大量并发连接。
• Redis中的数据结构是专门设计的，增、删、改、查等操作相对简单。

1、Redis简介

Redis（REmote DIctionary Server）是一个使用ANSI C编写的、开源的、支持网络的、基于内存的、可选持久化的键值对存储系统。在2013年5月之前，Redis的开发由VMware赞助；2013年5月至2015年6月，由Pivotal赞助；从2015年6月起，Redis的开发由Redis Labs赞助。根据数据库使用排行网站db-engines.com上的排名，Redis是目前最流行的键值对存储系统。

Redis由Salvatore Sanfilippo在2009年发布初始版本，开源后不断发展壮大，目前的最新版为Redis 7.0。

Redis在互联网数据存储方面应用广泛，主要具有以下优点：

• Redis是内存型的数据库，也就是说Redis中的key-value对是存储在内存中的，因而效率比磁盘型的快。
• Redis的工作模式为单线程（Redis6之前，从Redis6开始支持多线程），不需要线程间的同步操作。Redis采用单线程主要因为其瓶颈在内存和带宽上，而不是CPU。
• Redis中key-value的value不仅可以是字符串，也可以是复杂的数据类型，如链表、集合、散列表等。
• Redis支持数据持久化，可以采用RDB、AOF、RDB&AOF三种方案。计算机重启后可以在磁盘中进行数据恢复。
• Redis支持主从结构，可以利用从实例进行数据备份。

2、Redis 5.0的新特性

相较于Redis 4.0, Redis 5.0增加了很多新的特性，限于篇幅，本节主要介绍几个较重要的特性，具体内容可以参考官方文档：

• 新增Streams数据类型，这是Redis 5.0最重要的改进之一。可以把Streams当作消息队列
• 新的模块API、定时器、集群及字典。
• RDB中持久化存储LFU和LRU的信息。
• 将集群管理功能完全用C语言集成到redis-cli中，Redis 3.x和Redis 4.x的集群管理是通过Ruby脚本实现的。
• 有序集合新增命令ZPOPMIN/ZPOPMAX。
• 改进HyperLogLog的实现。
• 新增Client Unblock和Client ID。
• 新增LOLWUT命令。
• Redis主从复制中的从不再称为Slave，改称Replicas。
• Redis 5.0引入动态哈希，以平衡CPU的使用率和相应性能，可以通过配置文件进行配置。Redis 5.0默认使用动态哈希。
• Redis核心代码进行了部分重构和优化。

3、Redis常用数据类

Redis的数据存储结构是key-value对，定义key时要注意以下几点：

• key不要太长，尽量不要超过1024Byte，太长的话不仅消耗内存，而且会降低查找的效率。
• key也不要太短，太短的话，key的可读性会降低。
• 一个项目中，key单词与单词之间以：分开，例如SET user-name：loginnamewangwu。

这里主要简单介绍Redis的5种数据类型，即String、Hash、List、Set及Sorted Set。

3.1、String类型

String类型是Redis最基本的数据类型，一个key对应一个value。String类型是二进制安全的，即Redis的String类型可以包含任何数据，例如扩展名为.jpg的图片或者序列化的对象。

3.2、Hash类型

Redis的Hash类型是一个String类型的域（field）和value的映射表，Hash类型特别适用于存储对象，例如Username、Password和Age等。

Redis中的每个Hash类型数据都可以存储2^32-1个field-value对。

3.3、List类型

在Redis中，List类型是按照元素的插入顺序排序的字符串列表。在插入时，如果key并不存在，Redis将为该key创建一个新的列表。List类型中可以包含的最大元素数量是4 294 967 295。

3.4、Set类型

Redis的Set类型是String类型的无序集合。集合中的元素是唯一的，不能出现重复的元素。

3.5、Sorted Set类型

Sorted Set类型是Set类型的一个加强版本，它在Set类型的基础上增加了一个顺序属性。这一属性在添加、修改元素的时候可以指定，每次指定后有序集合会自动按新的值调整顺序。

有序集合中的元素是唯一的，但分数（Score）却可以重复。

3.6、Redis HyperLogLog

Redis 2.8.9中添加了HyperLogLog。Redis的HyperLogLog是用来做基数统计的，主要使用场景是海量数据的计算。HyperLogLog的优点是，在输入元素的数量非常多时，计算基数所需的空间总是很小。HyperLogLog只会根据输入元素来计算基数，而不会存储元素本身。基数就是不重复元素的个数。例如数据集{1，3，5，7，5，7，8}，那么这个数据集的基数集为{1，3，5，7，8}，基数为5。HyperLogLog可以看作一种算法，它提供了不精确的基数计数方案。

HyperLogLog一开始就是为了大数据量的统计而发明的，很适合那种数据量很大，又允许有一点误差的计算，例如页面用户访问量。HyperLogLog提供了不精确的去重技术方案，标准误差是0.81%，这对于页面用户访问量的统计是可以接受的。因为访问量可能非常大，但是访问量统计对准确率要求没那么高，没必要做到绝对准确，HyperLogLog正好符合这种要求，不会占用太多存储空间，同时性能也不错。总之，Redis的HyperLogLog特别适用对海量数据进行统计，对内存占用有要求，并且能够接受一定的错误率的场景。