Redis 有 5 種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，分別為：string (字符串)矿瘦、list (列表)、set (集合)愿卒、hash (哈希) 和 zset (有序集合)缚去。

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1、String 字符串

字符串 string 是 Redis 最簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)琼开。Redis 所有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是以唯一的 key 字符串作為名稱(chēng)易结，然后通過(guò)這個(gè)唯一 key 值來(lái)獲取相應(yīng)的 value 數(shù)據(jù)。不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的差異就在于 value 的結(jié)構(gòu)不一樣。字符串結(jié)構(gòu)使用非常廣泛衬衬，一個(gè)常見(jiàn)的用途就是緩存用戶信息买猖。我們將用戶信息結(jié)構(gòu)體使用 JSON 序列化成字符串，然后將序列化后的字符串塞進(jìn) Redis 來(lái)緩存滋尉。同樣玉控，取用戶信息會(huì)經(jīng)過(guò)一次反序列化的過(guò)程。

鍵值對(duì)命令：

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批量鍵值對(duì)命令：可以批量對(duì)多個(gè)字符串進(jìn)行讀寫(xiě)狮惜，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)耗時(shí)開(kāi)銷(xiāo)

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過(guò)期和 set 命令擴(kuò)展：可以對(duì) key 設(shè)置過(guò)期時(shí)間高诺，到點(diǎn)自動(dòng)刪除，這個(gè)功能常用來(lái)控制緩存的失效時(shí)間

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原子計(jì)數(shù)：如果 value 值是一個(gè)整數(shù)碾篡，還可以對(duì)它進(jìn)行自增操作虱而。自增是有范圍的，它的范圍是 signed long 的最大最小值开泽，超過(guò)了這個(gè)值牡拇，Redis 會(huì)報(bào)錯(cuò)

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2、list（列表）

Redis的列表相當(dāng)于java中的LinkedList穆律，是鏈表而不是數(shù)組惠呼，這意味著list的插入和刪除操作非常快峦耘，時(shí)間復(fù)雜度為O(1)剔蹋，但是索引定位很慢，時(shí)間復(fù)雜度為O(n)辅髓，當(dāng)列表彈出了最后一個(gè)元素以后泣崩，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)自動(dòng)被刪除，內(nèi)存被回收洛口；
Redis的列表結(jié)構(gòu)常用來(lái)做異步隊(duì)列使用矫付，將需要延后處理的任務(wù)結(jié)構(gòu)體序列化為字符串塞進(jìn)Redis的列表，另一個(gè)線程從這個(gè)列表中輪詢數(shù)據(jù)進(jìn)行處理绍弟；

右邊進(jìn)左邊出：隊(duì)列

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右邊進(jìn)右邊出：棧

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3技即、hash（字典）

Redis的字典相當(dāng)于Java中的HashMap，是無(wú)序字典樟遣，內(nèi)部實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上同Java的HashMap也是一致的而叼，是數(shù)據(jù)+鏈表二維結(jié)構(gòu)的，第一維hash的數(shù)組位置碰撞時(shí)豹悬，就會(huì)將碰撞的元素使用鏈表串接起來(lái)葵陵；
hash結(jié)構(gòu)也可以用來(lái)存儲(chǔ)用戶信息，不同于字符串String需要一次性全部序列化整個(gè)對(duì)象瞻佛，hash結(jié)構(gòu)可以對(duì)用戶結(jié)構(gòu)中的每個(gè)字段單獨(dú)存儲(chǔ)脱篙，這樣當(dāng)我們需要獲取用戶信息時(shí)娇钱，可以進(jìn)行部分獲取，而以整個(gè)字符串的形式去保存用戶信息的話绊困，就只能一次性全部讀取文搂，這樣就會(huì)比較浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)流量；
hash也有缺點(diǎn)秤朗，就是hash結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)消耗要高于單個(gè)字符串煤蹭。

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4、Set（集合）

Redis的集合相當(dāng)于Java中的HashSet取视，內(nèi)部的鍵值對(duì)是無(wú)序的唯一的（無(wú)序是指不是按照插入數(shù)據(jù)順序排序硝皂，而是按照字典序排序），內(nèi)部實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于一個(gè)特殊的字典（hash）作谭，字典中所有的value都是一個(gè)值NULL稽物，當(dāng)集合中最后一個(gè)元素移除之后，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)自動(dòng)刪除折欠，內(nèi)存被回收贝或。

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5、zset（有序集合）

zset類(lèi)似于java的SortedSet和HashMap的結(jié)合體怨酝，一方面它是一個(gè)set傀缩，保證了內(nèi)存value的唯一性，另一方面它可以給每個(gè)value賦予一個(gè)score农猬，代表這個(gè)value排序權(quán)重。
zset可以用來(lái)存粉絲列表售淡，value值是粉絲的用戶ID斤葱，score的關(guān)注事件，可以可以對(duì)粉絲列表按關(guān)注時(shí)間進(jìn)行排序揖闸；
zset還可以用來(lái)存儲(chǔ)學(xué)生的成績(jī)揍堕，value值是學(xué)生ID，score是他的成績(jī)汤纸，我們可以對(duì)成績(jī)按分?jǐn)?shù)進(jìn)行排序就可以得到他的名次

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6衩茸、高級(jí)命令

• keys：全量遍歷鍵，用來(lái)列出所有滿足正則字符串規(guī)則的key贮泞，當(dāng)redis數(shù)據(jù)量比較大時(shí)楞慈，性能比較差，要避免使用

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• scan：漸進(jìn)式遍歷鍵啃擦，scan參數(shù)提供了三個(gè)參數(shù)囊蓝，第一個(gè)是cursor整數(shù)值，第二個(gè)是key的正則模式令蛉，第三個(gè)是遍歷的limit hint聚霜；
  第一次遍歷時(shí)，cursor值為0，然后將返回結(jié)果中第一個(gè)整數(shù)值作為下一次遍歷的cursor蝎宇，一直遍歷到返回的cursor值為0時(shí)結(jié)束

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Redis存儲(chǔ)鍵值對(duì)實(shí)際使用的是hashtable的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

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• info：查看redis服務(wù)運(yùn)行信息弟劲，分為9大塊，每個(gè)塊都有非常多的參數(shù)姥芥，這9個(gè)塊分別是：
  1兔乞、Server 服務(wù)器運(yùn)行的環(huán)境參數(shù)
  2、Clients 客戶端相關(guān)信息
  3撇眯、Memory 服務(wù)器運(yùn)行內(nèi)存統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)
  4报嵌、Persistence 持久化信息
  5、Stats 通用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)
  6熊榛、Replication 主從復(fù)制相關(guān)信息
  7锚国、CPU CPU 使用情況
  8、Cluster 集群信息
  9玄坦、KeySpace 鍵值對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)量信息

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7血筑、核心原理

1、Redis的單線程和高性能

• Redis為什么這么快煎楣，尤其是其采用單線程
  因?yàn)樗乃械臄?shù)據(jù)都在內(nèi)存中豺总，所有的運(yùn)算都是內(nèi)存級(jí)別的運(yùn)算，而且單線程避免了多線程的切換性能損耗問(wèn)題择懂；
  而且正因?yàn)镽edis是單線程喻喳，所以要小心使用Redis指令，對(duì)于那些耗時(shí)的指令（比如keys）,一定要謹(jǐn)慎使用困曙，一步小心就可能會(huì)導(dǎo)致Redis卡頓表伦；

• Redis單線程處理多個(gè)并發(fā)客戶端連接：IO多路復(fù)用
  Redis的IO多路復(fù)用：redis利用epoll來(lái)實(shí)現(xiàn)IO多路復(fù)用，將連接信息和事件放到隊(duì)列中慷丽，依次放到文件事件分派器蹦哼，事件分派器將事件分發(fā)給事件處理器。
  Nginx也是采用IO多路復(fù)用原理解決C10k問(wèn)題

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2要糊、持久化

• RDB快照（snapshot）
  在默認(rèn)情況下纲熏，Redis將數(shù)據(jù)庫(kù)快照保存在名字為dump.rdb的二進(jìn)制文件中。
  可以對(duì)Redis進(jìn)行設(shè)置锄俄，讓它在“N秒內(nèi)數(shù)據(jù)集中至少有M個(gè)改的”這個(gè)條件被滿足時(shí)局劲，自動(dòng)保存一次數(shù)據(jù)集。

//在滿足“60s內(nèi)至少有1000個(gè)鍵被改動(dòng)”這一條件時(shí)珊膜，自動(dòng)保存一次數(shù)據(jù)集
save 60 100

• AOF（append-only file）
  快照功能并不是非常耐久（durable）：如果Redis因?yàn)槟承┰蚨斐晒收贤C(jī)容握，那么服務(wù)器將丟失最近寫(xiě)入、且仍未保存到快照中的哪些數(shù)據(jù)车柠。
  從1.1版本開(kāi)始剔氏，Redis增加了一種完全耐久的持久化方式塑猖，AOF持久化，將修改的每一條指令記錄進(jìn)文件谈跛，就是說(shuō)羊苟，每當(dāng)Redis執(zhí)行一個(gè)改變數(shù)據(jù)集的命令時(shí)（比如SET），這個(gè)命令就會(huì)被追加到AOF文件的末尾感憾，這樣的話蜡励，當(dāng)Redis重新啟動(dòng)時(shí)，程序就可以通過(guò)重新執(zhí)行AOF文件中的命令來(lái)達(dá)到重建數(shù)據(jù)集的目的阻桅。

//通過(guò)修改配置文件來(lái)打開(kāi)AOF功能
appendonly yes

可以配置 Redis 多久才將數(shù)據(jù) fsync 到磁盤(pán)一次凉倚，有三個(gè)選項(xiàng)：
1、每次有新命令追加到 AOF 文件時(shí)就執(zhí)行一次 fsync ：非常慢嫂沉，也非常安全稽寒。
2、每秒 fsync 一次：足夠快（和使用 RDB 持久化差不多）趟章，并且在故障時(shí)只會(huì)丟失 1 秒鐘的數(shù)據(jù)杏糙。
3、從不 fsync ：將數(shù)據(jù)交給操作系統(tǒng)來(lái)處理蚓土。更快宏侍，也更不安全的選擇。
推薦（并且也是默認(rèn)）的措施為每秒 fsync 一次蜀漆， 這種 fsync 策略可以兼顧速度和安全性谅河。

• RDB vs AOF
  如果你非常關(guān)心你的數(shù)據(jù)， 但仍然可以承受數(shù)分鐘以內(nèi)的數(shù)據(jù)丟失确丢， 那么你可以只使用 RDB 持久化旧蛾。
  有很多用戶都只使用 AOF 持久化， 但我們并不推薦這種方式： 因?yàn)槎〞r(shí)生成 RDB 快照（snapshot）非常便于進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)備份蠕嫁， 并且 RDB 恢復(fù)數(shù)據(jù)集的速度也要比 AOF 恢復(fù)的速度要快。

• Redis 4.0 混合持久化
  重啟 Redis 時(shí)毯盈，我們很少使用 rdb 來(lái)恢復(fù)內(nèi)存狀態(tài)剃毒，因?yàn)闀?huì)丟失大量數(shù)據(jù)。我們通常使用 AOF 日志重放搂赋，但是重放 AOF 日志性能相對(duì) rdb 來(lái)說(shuō)要慢很多赘阀，這樣在 Redis 實(shí)例很大的情況下，啟動(dòng)需要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間脑奠。 Redis 4.0 為了解決這個(gè)問(wèn)題基公，帶來(lái)了一個(gè)新的持久化選項(xiàng)——混合持久化。AOF在重寫(xiě)(aof文件里可能有太多沒(méi)用指令宋欺，所以aof會(huì)定期根據(jù)內(nèi)存的最新數(shù)據(jù)生成aof文件)時(shí)將 rdb文件的內(nèi)容和增量的 AOF 日志文件存在一起轰豆，AOF根據(jù)配置規(guī)則在后臺(tái)自動(dòng)重寫(xiě)胰伍，也可以人為執(zhí)行命令bgrewriteaof重寫(xiě)AOF。這里的 AOF 日志不再是全量的日志酸休，而是自持久化開(kāi)始到持久化結(jié)束的這段時(shí)間發(fā)生的增量 AOF 日志骂租，通常這部分 AOF 日志很小。 于是在 Redis 重啟的時(shí)候斑司，可以先加載 rdb 的內(nèi)容渗饮，然后再重放增量 AOF 日志就可以完全替代之前的 AOF 全量文件重放，重啟效率因此大幅得到提升宿刮。

//開(kāi)啟混合持久化：
aof-use-rdb-preamble yes  

混合持久化aof文件結(jié)構(gòu)

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3互站、緩存淘汰策略
當(dāng) Redis 內(nèi)存超出物理內(nèi)存限制時(shí)，內(nèi)存的數(shù)據(jù)會(huì)開(kāi)始和磁盤(pán)產(chǎn)生頻繁的交換 (swap)僵缺。交換會(huì)讓 Redis 的性能急劇下降胡桃，對(duì)于訪問(wèn)量比較頻繁的 Redis 來(lái)說(shuō)，這樣龜速的存取效率基本上等于不可用谤饭。
在生產(chǎn)環(huán)境中我們是不允許 Redis 出現(xiàn)交換行為的标捺，為了限制最大使用內(nèi)存，Redis 提供了配置參數(shù) maxmemory 來(lái)限制內(nèi)存超出期望大小揉抵。
當(dāng)實(shí)際內(nèi)存超出 maxmemory 時(shí)亡容，Redis 提供了幾種可選策略 (maxmemory-policy) 來(lái)讓用戶自己決定該如何騰出新的空間以繼續(xù)提供讀寫(xiě)服務(wù)。

• noeviction：不會(huì)繼續(xù)服務(wù)寫(xiě)請(qǐng)求 (DEL 請(qǐng)求可以繼續(xù)服務(wù))冤今，讀請(qǐng)求可以繼續(xù)進(jìn)行闺兢。這樣可以保證不會(huì)丟失數(shù)據(jù)，但是會(huì)讓線上的業(yè)務(wù)不能持續(xù)進(jìn)行戏罢。這是默認(rèn)的淘汰策略屋谭。
• volatile-lru：嘗試淘汰設(shè)置了過(guò)期時(shí)間的 key，最少使用的 key 優(yōu)先被淘汰龟糕。沒(méi)有設(shè)置過(guò)期時(shí)間的 key 不會(huì)被淘汰桐磁，這樣可以保證需要持久化的數(shù)據(jù)不會(huì)突然丟失。
• volatile-ttl：跟上面一樣讲岁，除了淘汰的策略不是 LRU我擂，而是 key 的剩余壽命 ttl 的值，ttl 越小越優(yōu)先被淘汰缓艳。
• volatile-random：跟上面一樣校摩，不過(guò)淘汰的 key 是過(guò)期 key 集合中隨機(jī)的 key。
• allkeys-lru：區(qū)別于 volatile-lru阶淘，這個(gè)策略要淘汰的 key 對(duì)象是全體的 key 集合衙吩，而不只是過(guò)期的 key 集合。這意味著沒(méi)有設(shè)置過(guò)期時(shí)間的 key 也會(huì)被淘汰溪窒。
• allkeys-random：跟上面一樣坤塞，不過(guò)淘汰的策略是隨機(jī)的 key冯勉。

volatile-xxx 策略只會(huì)針對(duì)帶過(guò)期時(shí)間的 key 進(jìn)行淘汰，allkeys-xxx 策略會(huì)對(duì)所有的 key 進(jìn)行淘汰尺锚。如果你只是拿 Redis 做緩存珠闰，那應(yīng)該使用 allkeys-xxx，客戶端寫(xiě)緩存時(shí)不必?cái)y帶過(guò)期時(shí)間瘫辩。如果你還想同時(shí)使用 Redis 的持久化功能伏嗜，那就使用 volatile-xxx 策略，這樣可以保留沒(méi)有設(shè)置過(guò)期時(shí)間的 key伐厌，它們是永久的 key 不會(huì)被 LRU 算法淘汰

8承绸、腦圖

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