当前位置: 移动技术网 > IT编程>数据库>MongoDB > Redis是什么?看这一篇就够了

Redis是什么?看这一篇就够了

2019年11月26日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

大学生网吧猝死,中井卓大,画笔海岭

本文由葡萄城技术团队编撰并首发

转载请注明出处:,葡萄城为开发者提供专业的开发工具、解决方案和服务,赋能开发者。

引言

在web应用发展的初期,那时关系型数据库受到了较为广泛的关注和应用,原因是因为那时候web站点基本上访问和并发不高、交互也较少。而在后来,随着访问量的提升,使用关系型数据库的web站点多多少少都开始在性能上出现了一些瓶颈,而瓶颈的源头一般是在磁盘的i/o上。而随着互联网技术的进一步发展,各种类型的应用层出不穷,这导致在当今云计算、大数据盛行的时代,对性能有了更多的需求,主要体现在以下四个方面:

  1. 低延迟的读写速度:应用快速地反应能极大地提升用户的满意度
  2. 支撑海量的数据和流量:对于搜索这样大型应用而言,需要利用pb级别的数据和能应对百万级的流量
  3. 大规模集群的管理:系统管理员希望分布式应用能更简单的部署和管理
  4. 庞大运营成本的考量:it部门希望在硬件成本、软件成本和人力成本能够有大幅度地降低

为了克服这一问题,nosql应运而生,它同时具备了高性能、可扩展性强、高可用等优点,受到广泛开发人员和仓库管理人员的青睐。

redis是什么

redis是现在最受欢迎的nosql数据库之一,redis是一个使用ansi c编写的开源、包含多种数据结构、支持网络、基于内存、可选持久性的键值对存储数据库,其具备如下特性:

  • 基于内存运行,性能高效
  • 支持分布式,理论上可以无限扩展
  • key-value存储系统
  • 开源的使用ansi c语言编写、遵守bsd协议、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、key-value数据库,并提供多种语言的api

相比于其他数据库类型,redis具备的特点是:

  • c/s通讯模型
  • 单进程单线程模型
  • 丰富的数据类型
  • 操作具有原子性
  • 持久化
  • 高并发读写
  • 支持lua脚本

哪些大厂在使用redis?

  • github
  • twitter
  • 微博
  • stack overflow
  • 阿里巴巴
  • 百度
  • 美团
  • 搜狐

redis的应用场景有哪些?

redis 的应用场景包括:缓存系统(“热点”数据:高频读、低频写)、计数器、消息队列系统、排行榜、社交网络和实时系统。

 

redis的数据类型及主要特性

redis提供的数据类型主要分为5种自有类型和一种自定义类型,这5种自有类型包括:string类型、哈希类型、列表类型、集合类型和顺序集合类型。

string类型:

它是一个二进制安全的字符串,意味着它不仅能够存储字符串、还能存储图片、视频等多种类型, 最大长度支持512m。

对每种数据类型,redis都提供了丰富的操作命令,如:

  • get/mget
  • set/setex/mset/msetnx
  • incr/decr
  • getset
  • del

哈希类型:

该类型是由field和关联的value组成的map。其中,field和value都是字符串类型的。

hash的操作命令如下:

  • hget/hmget/hgetall
  • hset/hmset/hsetnx
  • hexists/hlen
  • hkeys/hdel
  • hvals

列表类型:

该类型是一个插入顺序排序的字符串元素集合, 基于双链表实现。

list的操作命令如下:

  • lpush/lpushx/lpop/rpush/rpushx/rpop/linsert/lset
  • lindex/lrange
  • llen/ltrim

集合类型:

set类型是一种无顺序集合, 它和list类型最大的区别是:集合中的元素没有顺序, 且元素是唯一的。

set类型的底层是通过哈希表实现的,其操作命令为:

  • sadd/spop/smove/scard
  • sinter/sdiff/sdiffstore/sunion

set类型主要应用于:在某些场景,如社交场景中,通过交集、并集和差集运算,通过set类型可以非常方便地查找共同好友、共同关注和共同偏好等社交关系。

顺序集合类型:

zset是一种有序集合类型,每个元素都会关联一个double类型的分数权值,通过这个权值来为集合中的成员进行从小到大的排序。与set类型一样,其底层也是通过哈希表实现的。

zset命令:

  • zadd/zpop/zmove/zcard/zcount
  • zinter/zdiff/zdiffstore/zunion

redis的数据结构

redis的数据结构如下图所示:

关于上表中的部分释义:

  1. 压缩列表是列表键和哈希键的底层实现之一。当一个列表键只包含少量列表项,并且每个列表项要么就是小整数,要么就是长度比较短的字符串,redis就会使用压缩列表来做列表键的底层实现
  2. 整数集合是集合键的底层实现之一,当一个集合只包含整数值元素,并且这个集合的元素数量不多时,redis就会使用整数集合作为集合键的底层实现

如下是定义一个struct数据结构的例子:

 

简单动态字符串sds (simple dynamic string)

基于c语言中传统字符串的缺陷,redis自己构建了一种名为简单动态字符串的抽象类型,简称sds,其结构如下:

sds几乎贯穿了redis的所有数据结构,应用十分广泛。

sds的特点

和c字符串相比,sds的特点如下:

  1. 常数复杂度获取字符串长度

    redis中利用sds字符串的len属性可以直接获取到所保存的字符串的长
    度,直接将获取字符串长度所需的复杂度从c字符串的o(n)降低到了o(1)。

  2. 减少修改字符串时导致的内存重新分配次数

    通过c字符串的特性,我们知道对于一个包含了n个字符的c字符串来说,其底层实现总是n+1个字符长的数组(额外一个空字符结尾)

    那么如果这个时候需要对字符串进行修改,程序就需要提前对这个c字符串数组进行一次内存重分配(可能是扩展或者释放) 

    而内存重分配就意味着是一个耗时的操作。

redis巧妙的使用了sds避免了c字符串的缺陷。在sds中,buf数组的长度不一定就是字符串的字符数量加一,buf数组里面可以包含未使用的字节,而这些未使用的字节由free属性记录。

与此同时,sds采用了空间预分配的策略,避免c字符串每一次修改时都需要进行内存重分配的耗时操作,将内存重分配从原来的每修改n次就分配n次——>降低到了修改n次最多分配n次。

如下是redis对sds的简单定义:

  

redis特性1:事务

  • 命令序列化,按顺序执行
  • 原子性
  • 三阶段: 开始事务 - 命令入队 - 执行事务
  • 命令:multi/exec/discard

redis特性2:发布订阅(pub/sub)

  • pub/sub是一种消息通讯模式
  • pub发送消息, sub接受消息
  • redis客户端可以订阅任意数量的频道
  • “fire and forgot”, 发送即遗忘
  • 命令:publish/subscribe/psubscribe/unsub

  

redis特性3:stream

  • redis 5.0新增
  • 等待消费
  • 消费组(组内竞争)
  • 消费历史数据
  • fifo

 

 

 

以上就是redis的基本概念,下面我们将介绍在开发过程中可能会踩到的“坑”。

redis常见问题解析:击穿

概念:在redis获取某一key时, 由于key不存在, 而必须向db发起一次请求的行为, 称为“redis击穿”。

引发击穿的原因:

  • 第一次访问
  • 恶意访问不存在的key
  • key过期

合理的规避方案:

  • 服务器启动时, 提前写入
  • 规范key的命名, 通过中间件拦截
  • 对某些高频访问的key,设置合理的ttl或永不过期

redis常见问题解析:雪崩

概念:redis缓存层由于某种原因宕机后,所有的请求会涌向存储层,短时间内的高并发请求可能会导致存储层挂机,称之为“redis雪崩”。

合理的规避方案:

  • 使用redis集群
  • 限流

redis在产品开发中的应用实践

为此,我很高兴的为大家介绍,葡萄城架构师jim将在2019-11-27 14:00 为大家带来一场公开课,其中 jim除了为大家讲解redis的基础,同时也会实际演示他所在的项目组使用redis时碰到的问题以及解决方案,对于刚接触redis的同学来说,更具参考意义和学习价值,欢迎大家届时参加,公开课地址:。

  • 后端采用nodejs
  • 使用azure的redis服务
  • redis的使用场景

    -  token缓存, 用于令牌验证

    -  ip白名单

碰到的问题

  • “网络抖动”或者redis服务异常导致redis访问超时
  • redis客户端驱动稳定性问题

    -  连接池 “broken connection” 问题

    -  js的promise引出的redis重置问题

下面我们来简单了解一下redis的进阶知识。

进阶之redis协议简介

redis客户端通讯协议:resp(redis serialization protocol),其特点是:

  • 简单
  • 解析速度快
  • 可读性好

redis集群内部通讯协议:recp(redis cluster protocol ) ,其特点是:

  • 每一个node两个tcp 连接
  • 一个负责client-server通讯(p: 6379)
  • 一个负责node之间通讯(p: 10000 + 6379)

 

redis协议支持的数据类型:

  • 简单字符(首字节: “+”)

        “+ok\r\n”

  • 错误(首字节: “-”)

        “-error msg\r\n”

  • 数字(首字节: “:”)

        “:123\r\n”

  • 批量字符(首字节: “$”)

        “&hello\r\nwhoa re you\r\n”

  • 数组(首字节: “*”)

        “*0\r\n”

        “*-1\r\n”

除了redis,还有什么nosql型数据库

市面上类似于redis,同样是nosql型的数据库有很多,如下图所示,除了redis,还有memcache、cassadra和mongo。下面,我们就分别对这几个数据库做一下简要的介绍:

 

 

memcache这是一个和redis非常相似的数据库,但是它的数据类型没有redis丰富。memcache由livejournal的brad fitzpatrick开发,作为一套分布式的高速缓存系统,被许多网站使用以提升网站的访问速度,对于一些大型的、需要频繁访问数据库的网站访问速度的提升效果十分显著。

apache cassandra(社区内一般简称为c*)这是一套开源分布式nosql数据库系统。它最初由facebook开发,用于储存收件箱等简单格式数据,集google bigtable的数据模型与amazon dynamo的完全分布式架构于一身。facebook于2008将 cassandra 开源,由于其良好的可扩展性和性能,被 apple、comcast、instagram、spotify、ebay、rackspace、netflix等知名网站所采用,成为了一种流行的分布式结构化数据存储方案。

mongodb:是一个基于分布式文件存储、面向文档的nosql数据库,由c++编写,旨在为web应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。mongodb是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产品,是非关系数据库当中功能最丰富,最像关系型数据库的,它支持的数据结构非常松散,是一种类似json的bson格式。

总结

以上就是redis入门介绍教程,如果各位还想了解更多,欢迎通过评论和私信的方式告诉我。

 

如对本文有疑问,请在下面进行留言讨论,广大热心网友会与你互动!! 点击进行留言回复

相关文章:

验证码:
移动技术网