1、什么是Redis季眷？
Redis是一個(gè)高可用的key-value內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)。value可以支持多種類型卷胯。包括字符串(string)子刮、鏈表(list)、集合(set)窑睁、有序集合(zset sorted set)和哈希(hash)挺峡。類似于java中的HashMap也是key-value,value可以存放多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)葵孤。
Redis是內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)，并且是key-value類型橱赠，沒有復(fù)雜的關(guān)系尤仍。所以讀取與存入比mysql這種傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)快。
相比于memcached內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)狭姨，它可以通過(guò)RDB或AOF的方式將內(nèi)存數(shù)據(jù)存入磁盤空間吓著，達(dá)到數(shù)據(jù)的持久化。并且Redis也可以通過(guò)主從復(fù)制送挑，哨兵，集群等方式實(shí)現(xiàn)高可用暖眼。
2惕耕、Redis數(shù)據(jù)庫(kù)
2.1 Redis數(shù)據(jù)庫(kù)
Redis默認(rèn)有16個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。
redisServer結(jié)構(gòu)中保存著一個(gè)redisDb數(shù)組诫肠，int dbnum 保存著數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)量司澎。dbnum默認(rèn)是16。
struct redisServer{
// 一個(gè)數(shù)組栋豫，保存著服務(wù)器中的所有數(shù)據(jù)庫(kù)
redisDb *db ;
//服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)量
int dbnum ;
}
每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)一個(gè)redisDb結(jié)構(gòu)挤安，redisDb結(jié)構(gòu)中的dict字典（鍵空間）保存了改數(shù)據(jù)庫(kù)的所有的鍵值對(duì) 。
struct redisDb{
// 數(shù)據(jù)庫(kù)鍵空間丧鸯，保存著數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有鍵值對(duì)
dict *dict ;
}
切換數(shù)據(jù)庫(kù)select 1
當(dāng)客戶端切換到1號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)蛤铜，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖：
切換數(shù)據(jù)庫(kù)select 2
當(dāng)客戶端切換到2號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖：
2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)建空間示意圖
- alphabet 是一個(gè)列表鍵丛肢，鍵的名字是字符串'alphabet'围肥，鍵的值是一個(gè)包含三個(gè)元素的列表對(duì)象。
- book是一個(gè)哈希表鍵蜂怎，鍵的名字是字符串'book'穆刻，鍵的值是一個(gè)包含三個(gè)元素的哈希表對(duì)象。
-
message是一個(gè)字符串鍵杠步，鍵的名字是字符串'message'氢伟，鍵的值是一個(gè)字符串對(duì)象'hello world'
image.png
2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)操作
執(zhí)行命令set date "2013.12.1"
添加一個(gè)新鍵值對(duì)到數(shù)據(jù)庫(kù)，就是將鍵值對(duì)添加到對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)（redisDb）的字典（dict）中
刪除book鍵del book
更新message鍵set message "blah blah"
取值alphabet lrange alphabet 0 -1
清空數(shù)據(jù)庫(kù)flushdb
針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)本身的redis命令幽歼，基本上都是針對(duì)redisDb的字典（dict）進(jìn)行操作朵锣。
2.4 鍵生存時(shí)間及過(guò)期策略
設(shè)置鍵過(guò)期時(shí)間，可以以秒或者毫秒精度
| 命令 | 描述 |
|---|---|
| expire <key> <ttl> | 設(shè)置鍵key的生存時(shí)間為ttl 秒 |
| pexpire <key> <ttl> | 設(shè)置鍵key的生存時(shí)間為ttl 毫秒 |
| expireat <key> <timestamp> | 設(shè)置鍵key的過(guò)期時(shí)間為timestamp所指定的秒數(shù)時(shí)間戳 |
| pexpireat <key> <timestamp> | 設(shè)置鍵key的過(guò)期時(shí)間為timestamp所指定的毫秒數(shù)時(shí)間戳 |
expire test 5 ：設(shè)置key test過(guò)期時(shí)間為5秒以后
pexpire test 6000 ：設(shè)置key test過(guò)期時(shí)間為6000毫秒以后
expireat test 1377333100 ：設(shè)置key test過(guò)期時(shí)間為1377333100
pexpireat test 1377333100000 ：設(shè)置key test過(guò)期時(shí)間為1377333100000
實(shí)際上expire试躏，pexpire 猪勇，expireat 三個(gè)命令都是使用pexpireat 命令實(shí)現(xiàn)的，redis會(huì)將其他類型的過(guò)期時(shí)間最終都轉(zhuǎn)化為毫秒時(shí)間戳保存颠蕴。
過(guò)期時(shí)間的保存
redisDb結(jié)構(gòu)的expires字典保存了數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有鍵的過(guò)期時(shí)間泣刹，稱為過(guò)期字典助析。
過(guò)期字典的key為指針，指向鍵空間的某個(gè)鍵對(duì)象椅您。
過(guò)期字典的value為long long 整數(shù)外冀，保存著過(guò)期時(shí)間戳-毫秒精度的unix時(shí)間戳。
struct redisDb{
//過(guò)期字典掀泳，保存著鍵的過(guò)期時(shí)間
dict *expires ;
}
為了展示方面雪隧，圖示中的鍵空間與過(guò)期字典會(huì)出現(xiàn)兩次alphabet及book對(duì)象，實(shí)際中员舵，鍵空間的key與過(guò)期字典的key指向的是同一個(gè)鍵對(duì)象脑沿，不會(huì)出現(xiàn)重復(fù)對(duì)象。
過(guò)期鍵的刪除策略
| 刪除策略 | 描述 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
|---|---|---|---|
| 定時(shí)刪除 | 設(shè)置鍵的過(guò)期時(shí)马僻，創(chuàng)建一個(gè)定時(shí)器(timer),讓定時(shí)器在鍵的過(guò)期時(shí)間來(lái)臨時(shí)庄拇，立即執(zhí)行對(duì)鍵的刪除操作 | 及時(shí)刪除過(guò)期鍵，釋放內(nèi)存 | 過(guò)期鍵數(shù)量較大時(shí)韭邓，會(huì)創(chuàng)建大量定時(shí)器措近，占用相當(dāng)一部分cpu時(shí)間，不采用 |
| 惰性刪除 | 放任過(guò)期鍵不管女淑，當(dāng)獲取鍵時(shí)瞭郑，判斷是否過(guò)期，過(guò)期的話鸭你，就刪除掉屈张，未過(guò)期，返回該鍵 | 不用創(chuàng)建定時(shí)器袱巨，不占用cpu時(shí)間 | 過(guò)期鍵會(huì)占用大量?jī)?nèi)存袜茧，導(dǎo)致數(shù)據(jù)積壓 |
| 定期刪除 | 每隔一段時(shí)間，程序?qū)?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行一次檢查瓣窄，刪除過(guò)期鍵笛厦，至于刪除多少過(guò)期鍵，檢查多少個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)俺夕，有算法決定 | 是前兩種策略的折中方案裳凸，既能比較及時(shí)釋放內(nèi)存，又能不占用大量cpu時(shí)間 | 難點(diǎn)在于確定操作執(zhí)行的時(shí)長(zhǎng)和頻率劝贸，既不能讓刪除操作執(zhí)行太頻繁而占用cpu時(shí)間姨谷，又不能執(zhí)行太少，浪費(fèi)內(nèi)存 |
Redis服務(wù)器使用了惰性刪除及定期刪除兩種策略映九。
惰性刪除：所有讀寫Redis命令在執(zhí)行之前都會(huì)調(diào)用expireIfNeeded函數(shù)對(duì)輸入鍵進(jìn)行檢查梦湘。expireIfNeeded就像一個(gè)過(guò)濾器，將過(guò)期鍵刪除。
定期刪除：redis的周期性函數(shù)serverCron會(huì)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)多次遍歷各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)捌议，從數(shù)據(jù)庫(kù)的expires字典中隨機(jī)檢查一部分鍵的過(guò)期時(shí)間哼拔，并刪除其中的過(guò)期鍵。
RDB對(duì)過(guò)期鍵的處理
生成RDB文件
save及bgsave命令只會(huì)對(duì)未過(guò)期的鍵進(jìn)行保存操作瓣颅，保存至rdb文件倦逐。
載入RDB文件
如果服務(wù)器以主服務(wù)器模式運(yùn)行，那么載入RDB文件時(shí)宫补，不會(huì)將過(guò)期鍵導(dǎo)入檬姥。
如果服務(wù)器以從服務(wù)器模式運(yùn)行，那么載入RDB文件時(shí)粉怕，會(huì)將過(guò)期鍵導(dǎo)入健民，等主服務(wù)器同步數(shù)據(jù)時(shí)，再刪除掉過(guò)期數(shù)據(jù)贫贝。
AOF對(duì)過(guò)期鍵的處理
AOF文件寫入
當(dāng)服務(wù)器以AOF持久化模式運(yùn)行時(shí)荞雏，對(duì)于未被刪除的過(guò)期數(shù)據(jù)，AOF不會(huì)因?yàn)檫^(guò)期鍵產(chǎn)生任何影響平酿。
對(duì)于已被刪除的數(shù)據(jù)，程序會(huì)像AOF追加（append）一條DEL命令悦陋，來(lái)顯示地記錄該鍵已被刪除蜈彼。
AOF重寫
在執(zhí)行AOF重寫的過(guò)程中，程序會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的鍵進(jìn)行檢查俺驶，已過(guò)期的鍵不會(huì)被保存至重寫后的AOF文件中幸逆。
復(fù)制對(duì)過(guò)期鍵的處理
當(dāng)服務(wù)器運(yùn)行在復(fù)制模式下，從服務(wù)器的過(guò)期刪除動(dòng)作由主服務(wù)器控制暮现。
主服務(wù)器在刪除一個(gè)過(guò)期鍵時(shí)还绘，會(huì)向從服務(wù)器發(fā)送一個(gè)DEl命令，告知從服務(wù)器刪除過(guò)期鍵
從服務(wù)器執(zhí)行客戶端發(fā)送的命令時(shí)栖袋，即使碰見過(guò)期鍵也不會(huì)將過(guò)期鍵刪除拍顷，而是會(huì)繼續(xù)像處理未過(guò)期鍵一樣進(jìn)行處理。
從服務(wù)只有接收到主服務(wù)器的DEl命令塘幅，才會(huì)刪除過(guò)期鍵昔案。
