架构 3

Q1:Redis 有什么特点?

基于键值对的数据结构服务器

Redis 中的值不仅可以是字符串,还可以是具体的数据结构,这样不仅能应用于多种场景开发,也可以提高开发效率。它主要提供五种数据结构:字符串、哈希、列表、集合、有序集合,同时在字符串的基础上演变出了 Bitmaps 和 HyperLogLog 两种数据结构,Redis 3.2 还加入了有关 GEO 地理信息定位的功能。

丰富的功能

① 提供了键过期功能,可以实现缓存。② 提供了发布订阅功能,可以实现消息系统。③ 支持 Lua 脚本,可以创造新的 Redis 命令。④ 提供了简单的事务功能,能在一定程度上保证事务特性。⑤ 提供了流水线功能,客户端能将一批命令一次性传到 Redis,减少网络开销。

简单稳定

Redis 的简单主要体现在三个方面:① 源码很少,早期只有 2 万行左右,在 3.0 版本由于添加了集群特性,增加到了 5 万行左右,相对于很多 NoSQL 数据库来说代码量要少很多。② 采用单线程模型,使得服务端处理模型更简单,也使客户端开发更简单。③ 不依赖底层操作系统的类库,自己实现了事件处理的相关功能。虽然 Redis 比较简单,但也很稳定。

客户端语言多

Redis 提供了简单的 TCP 通信协议,很多编程语言可以方便地接入 Redis,例如 Java、PHP、Python、C、C++ 等。

持久化

通常来说数据放在内存中是不安全的,一旦发生断电或故障数据就可能丢失,因此 Redis 提供了两种持久化方式 RDB 和 AOF 将内存的数据保存到硬盘中。

高性能

Redis 使用了单线程架构和 IO 多路复用模型来实现高性能的内存数据库服务。

每次客户端调用都经历了发送命令、执行命令、返回结果三个过程,因为 Redis 是单线程处理命令的,所以一条命令从客户端到达服务器不会立即执行,所有命令都会进入一个队列中,然后逐个被执行。客户端的执行顺序可能不确定,但是可以确定不会有两条命令被同时执行,不存在并发问题。

通常来说单线程处理能力要比多线程差,Redis 快的原因:① 纯内存访问,Redis 将所有数据放在内存中。② 非阻塞 IO,Redis 使用 epoll 作为 IO 多路复用技术的实现,再加上 Redis 本身的事件处理模型将 epoll 中的连接、读写、关闭都转换为时间,不在网络 IO 上浪费过多的时间。③ 单线程避免了线程切换和竞争产生的消耗。单线程的一个问题是对于每个命令的执行时间是有要求的,如果某个命令执行时间过长会造成其他命令的阻塞,对于 Redis 这种高性能服务来说是致命的,因此 Redis 是面向快速执行场景的数据库。


Q2:Redis 的数据结构有哪些?

可以使用 type 命令查看当前键的数据类型结构,它们分别是:string、hash、list、set、zset,但这些只是 Redis 对外的数据结构。实际上每种数据结构都有自己底层的内部编码实现,这样 Redis 会在合适的场景选择合适的内部编码,string 包括了 raw、int 和 embstr,hash 包括了 hashtable 和 ziplist,list 包括了 linkedlist 和 ziplist,set 包括了 hashtable 和 intset,zset 包括了 skiplist 和 ziplist。可以使用 object encoding 查看内部编码。