原創(chuàng)：小姐姐味道（微信公眾號ID：xjjdog），歡迎分享添履，轉(zhuǎn)載請保留出處屁倔。

這年頭，你看到的東西未必就是你認(rèn)為的東西暮胧。一個mysql協(xié)議的后面锐借，可能是tidb问麸；一個linux機(jī)器后面，可能是一個精簡的docker钞翔；你覺得xjjdog是個女的严卖，但可能ta自己也不太清楚；而當(dāng)你大呼php萬歲的時候布轿，可能是研發(fā)人員和你開個玩笑哮笆，重寫了后綴，而后端用的卻是java汰扭。

大家都知道redis速度快稠肘，但它的容量和內(nèi)存容量有關(guān)，很容易達(dá)到瓶頸萝毛。有些互聯(lián)網(wǎng)公司启具，直接使用redis作為后端數(shù)據(jù)庫（在下佩服）。當(dāng)業(yè)務(wù)量暴增珊泳，就面臨一個redis容量和價格的權(quán)衡問題。改業(yè)務(wù)代碼是來不及了拷沸，只好用一些持久化存儲 色查，來模擬redis的一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

redis支持近十種數(shù)據(jù)類型撞芍，最常用的有5種秧了。string、hash序无、zset验毡、set、list等帝嗡。本文將針對幾種常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)晶通，探討一下常用操作的模擬實(shí)現(xiàn)。

其實(shí)哟玷，我們所需要開發(fā)的狮辽，就是一個redis代理proxy。redis的客戶端巢寡，連接上我們的代理之后喉脖，會進(jìn)行協(xié)議解析。解析出來的命令抑月，將會被模擬树叽，然后根據(jù)配置的路由，定位到相應(yīng)的mysql中谦絮。

也就是你所使用的redis题诵，其實(shí)使用mysql來存儲數(shù)據(jù)的洁仗。沒有rdb，也沒有aof仇轻。

Redis是文本協(xié)議

redis是文本協(xié)議京痢，協(xié)議名稱叫做RESP。RESP 是 Redis 序列化協(xié)議的簡寫篷店。它是一種直觀的文本協(xié)議祭椰，優(yōu)勢在于實(shí)現(xiàn)異常簡單，解析性能極好疲陕。

如圖方淤，Redis 協(xié)議將傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，可以總結(jié)為 5 種最小單元類型蹄殃。每個單元結(jié)束時携茂，統(tǒng)一加上回車換行符號\r\n 。

下面是幾個規(guī)則：

單行字符串 以 + 開頭诅岩；
多行字符串 以 $ 開頭讳苦，后跟字符串長度；
整數(shù)值 以 : 開頭吩谦，后跟整數(shù)的字符串形式鸳谜；
錯誤消息 以 - 符號開頭；
數(shù)組 以 * 號開頭式廷，后跟數(shù)組的長度咐扭；

比如，下面這個就是數(shù)組[9,9,6]的報文滑废。

*3\r\n:9\r\n:9\r\n:6\r\n

所以這個協(xié)議的解析和拼裝蝗肪，是非常簡單的。拿netty來說蠕趁，就有codec-redis 模塊供我們使用薛闪。

實(shí)現(xiàn)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

在數(shù)據(jù)表的設(shè)計上，我們發(fā)現(xiàn)妻导，kv和hash在效率上沒有什么差別逛绵，因?yàn)樗軌蛑苯痈鶕?jù)key定位到。

反倒是zset倔韭，由于有排序的功能术浪，造成了很多操作的執(zhí)行效率都不盡人意。

另外寿酌，由于我們不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)胰苏，是使用不同的表進(jìn)行存儲的。所以刪除操作醇疼，要在每張表上都執(zhí)行一遍硕并。

kv設(shè)計

kv法焰，即string，是redis里最基本的數(shù)據(jù)類型倔毙。一個key對應(yīng)一個value埃仪，string類型的值最大能存儲512MB。

設(shè)計專用的數(shù)據(jù)庫表rstore_kv陕赃，其中卵蛉，rkey是主鍵。

rkey        varchar
val     varchar
lastTime    bigint

set操作

insert into rstore_kv("rkey","val","lastTime") values($1,$2,$3)
on duplicate key update set "val"=$2,"lastTime"=$3

get操作

select val from rstore_kv where "rkey" = $1

del操作

delete from rstore_kv where "rkey" = $1

exists操作

select count(*) as n from rstore_kv where  "rkey" = $1

ttl操作

select lastTIme from rstore_kv  where  "rkey" = $1

hash設(shè)計

hash 是一個鍵值(key=>value)對集合么库。hash 特別適合用于存儲對象傻丝。

設(shè)計專用的數(shù)據(jù)庫表rstore_hash，其中诉儒，rkey和hkey是聯(lián)合主鍵葡缰。

rkey        varchar
hkey        varchar
val     varchar
lastTime    bigint

hset操作

insert into rstore_hash("rkey","hkey","val","lastTime") values($1,$2,$3,$4)
on duplicate key update set "val"=$3,"lastTime"=$4

hget操作

select val from rstore_hash where "rkey" = $1 and "hkey" = $2

hgetall操作

select hkey,val from rstore_hash where "rkey" = $1

hdel操作

delete from rstore_hash where "rkey" = $1 and "hkey" = $2

del操作

delete from rstore_hash where "rkey" = $1

hlen,hexists操作

select count(*) as num from rstore_hash where "rkey" = $1

ttl操作

select max(lastTIme) from rstore_hash  where  "rkey" = $1

zset設(shè)計

Redis zset 和 set 一樣也是string類型元素的集合,且不允許重復(fù)的成員。不同的是每個元素都會關(guān)聯(lián)一個double類型的分?jǐn)?shù)忱反。redis正是通過分?jǐn)?shù)來為集合中的成員進(jìn)行從小到大的排序泛释。它的底層結(jié)構(gòu)是跳躍表，效率特別高温算，但是會占用大量內(nèi)存胁澳。

設(shè)計專用的數(shù)據(jù)庫表rstore_zset，其中米者，rkey和member是聯(lián)合主鍵。

rkey        varchar
member        varchar
score     double
lastTime    bigint

zadd操作

insert into rstore_zset("rkey","member","score","lastTime") values($1,$2,$3,$4) on duplicate key update update set "score"=$3,"lastTime"=$4

zscore操作

select score from rstore_zset where "rkey" = $1 and "member" = $2

zrem操作

delete from rstore_zset where "rkey" = $1 and "member" = $2"

zcard,exists操作

select count(*) as num from rstore_zset where "rkey" = $1

zcount操作

select count(*) as num from rstore_zset where "rkey" = $1 and score>=$2 and score<=$3

zremrangebyscore操作

delete from rstore_zset where "rkey" = $1 and score>=$2 and score<=$3

zrangebyscore操作

select member,score from rstore_zset
where "rkey" = $1 and score>=$2 and score<=$3 order by score asc,member asc

zrange操作

select member,score from rstore_zset
where "rkey" = $1 order by score asc offset $2 limit $3

zrank操作

select rank from (select member,rank() over (order by "score" asc, "lastTime" asc) as rank from rstore_zset where "rkey" = $1 ) m where m."member"= $2;

ttl操作

select max(lastTIme) from rstore_zset  where  "rkey" = $1

del操作

delete from rstore_zset where "rkey" = $1

set設(shè)計

Redis的Set是string類型的無序集合宇智。

設(shè)計專用的數(shù)據(jù)庫表rstore_set蔓搞，其中，rkey和member是聯(lián)合主鍵随橘。

rkey        varchar
member        varchar
lastTime    bigint

sadd操作

insert into rstore_set("rkey","member","lastTime") values($1,$2,$3)
on duplicate key update update set "lastTime"=$3

scard操作

select count(*) as num from rstore_set where "rkey" = $1

sismember操作

select member from rstore_set where "rkey" = $1 and "member" = $2

smembers操作

select member from rstore_set where "rkey" = $1

srem操作

delete from rstore_set where "rkey" = $1 and "member" = $2

del操作

delete from rstore_set where "rkey" = $1

ttl操作

select max(lastTIme) from rstore_set  where  "rkey" = $1

End

本篇文章僅僅模擬了最常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的最常用功能喂分，有很多很多功能是不支持的，比較明顯的就是分布式鎖setnx等机蔗。所以這個proxy層的開發(fā)蒲祈，要想做到ok，并不是那么簡單萝嘁。

同時梆掸，我們以一種模擬的視角，來看一下redis的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)牙言，在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的表現(xiàn)形式酸钦。這樣，更能夠加深我們對redis的認(rèn)識咱枉，明白它存在的價值卑硫。

作者簡介：小姐姐味道 ?(xjjdog)徒恋，一個不允許程序員走彎路的公眾號。聚焦基礎(chǔ)架構(gòu)和Linux欢伏。十年架構(gòu)入挣，日百億流量，與你探討高并發(fā)世界硝拧，給你不一樣的味道径筏。我的個人微信xjjdog0，歡迎添加好友河爹，進(jìn)一步交流匠璧。

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