从零单排学Redis【白银】(redis,单排,白银,编程语言)

前言

只有光头才能变强

今天继续来学习Redis，上一篇从零单排学Redis【青铜】已经将Redis常用的数据结构过了一遍了。如果还没看的同学可以先去看一遍再回来~

这篇主要讲的内容有：

本文力求简单讲清每个知识点，希望大家看完能有所收获

一、Redis服务器中的数据库

我们应该都用过MySQL，MySQL我们可以在里边创建好几个库：

同样地，Redis服务器中也有数据库这么一个概念。如果不指定具体的数量，默认会有16个数据库。

上面的命令我们也可以发现：当切换到15号数据库，存进15号库的数据，再切换到0号数据库时，是获取不到的！

1.1Redis数据库的原理

Redis服务器用redisServer结构体来表示，其中redisDb是一个数组，用来保存所有的数据库，dbnum代表数据库的数量(这个可以配置，默认是16)

structredisServer{

//redisDb数组,表示服务器中所有的数据库
redisDb*db;

//服务器中数据库的数量
intdbnum;

};

我们知道Redis是C/S结构，Redis客户端通过redisClient结构体来表示：

typedefstructredisClient{

//客户端当前所选数据库
redisDb*db;

}redisClient;

Redis客户端连接Redis服务端时的示例图：

Redis中对每个数据库用redisDb结构体来表示：

typedefstructredisDb{
intid;//数据库ID标识
dict*dict;//键空间，存放着所有的键值对
dict*expires;//过期哈希表，保存着键的过期时间
dict*watched_keys;//被watch命令监控的key和相应client
longlongavg_ttl;//数据库内所有键的平均TTL（生存时间）
}redisDb;

从代码上我们可以发现最重要的应该是dict *dict，它用来存放着所有的键值对。对于dict数据结构(哈希表)我们在上一篇也已经详细说了。一般我们将存储所有键值对的dict称为键空间。

键空间示意图：

Redis的数据库就是使用字典(哈希表)来作为底层实现的，对数据库的增删改查都是构建在字典(哈希表)的操作之上的。

例如：

redis>GETmessage

"helloworld"

1.2键的过期时间

Redis是基于内存，内存是比较昂贵的，容量肯定比不上硬盘的。就我们现在一台普通的机子，可能就8G内存，但硬盘随随便便都1T了。

因为我们的内存是有限的。所以我们会干掉不常用的数据，保留常用的数据。这就需要我们设置一下键的过期(生存)时间了。

其实EXPIRE、PEXPIRE、EXPIREAT这三个命令都是通过PEXPIREAT命令来实现的。

我们在redisDb结构体中还发现了dict *expires;属性，存放所有键过期的时间。

举个例子基本就可以理解了：

redis>PEXPIREATmessage1391234400000
(integer)1

设置了message键的过期时间为1391234400000

既然有设置过期(生存)时间的命令，那肯定也有移除过期时间，查看剩余生存时间的命令了：

1.2.1过期策略

上面我们已经能够了解到：过期键是保存在哈希表中了。那这些过期键到了过期的时间，就会立马被删除掉吗？？

要回答上面的问题，需要我们了解一下删除策略的知识，删除策略可分为三种

Redis采用的是惰性删除+定期删除两种策略，所以说，在Redis里边如果过期键到了过期的时间了，未必被立马删除的！

1.2.2内存淘汰机制

如果定期删除漏掉了很多过期key，也没及时去查(没走惰性删除)，大量过期key堆积在内存里，导致redis内存块耗尽了，咋整？

我们可以设置内存最大使用量，当内存使用量超出时，会施行数据淘汰策略。

Redis的内存淘汰机制有以下几种：

一般场景：

使用 Redis 缓存数据时，为了提高缓存命中率，需要保证缓存数据都是热点数据。可以将内存最大使用量设置为热点数据占用的内存量，然后启用allkeys-lru淘汰策略，将最近最少使用的数据淘汰

二、Redis持久化

Redis是基于内存的，如果不想办法将数据保存在硬盘上，一旦Redis重启(退出/故障)，内存的数据将会全部丢失。

Redis提供了两种不同的持久化方法来讲数据存储到硬盘里边：

2.1RDB(快照持久化)

RDB持久化可以手动执行，也可以根据服务器配置定期执行。RDB持久化所生成的RDB文件是一个经过压缩的二进制文件，Redis可以通过这个文件还原数据库的数据。

有两个命令可以生成RDB文件：

Redis服务器在启动的时候，如果发现有RDB文件，就会自动载入RDB文件(不需要人工干预)

除了手动调用SAVE或者BGSAVE命令生成RDB文件之外，我们可以使用配置的方式来定期执行：

在默认的配置下，如果以下的条件被触发，就会执行BGSAVE命令

save9001#在900秒(15分钟)之后，至少有1个key发生变化，
save30010#在300秒(5分钟)之后，至少有10个key发生变化
save6010000#在60秒(1分钟)之后，至少有10000个key发生变化

原理大概就是这样子的(结合上面的配置来看)：

structredisServer{
//修改计数器
longlongdirty;

//上一次执行保存的时间
time_tlastsave;

//参数的配置
structsaveparam*saveparams;
};

遍历参数数组，判断修改次数和时间是否符合，如果符合则调用besave()来生成RDB文件

总结：通过手动调用SAVE或者BGSAVE命令或者配置条件触发，将数据库某一时刻的数据快照，生成RDB文件实现持久化。

2.2AOF(文件追加)

上面已经介绍了RDB持久化是通过将某一时刻数据库的数据“快照”来实现的，下面我们来看看AOF是怎么实现的。

比如说我们对空白的数据库执行以下写命令：

redis>SETmeg"hello"
OK

redis>SADDfruits"apple""banana""cherry"
(integer)3

redis>RPUSHnumbers128256512
(integer)3

Redis会产生以下内容的AOF文件：

这些都是以Redis的命令请求协议格式保存的。Redis协议规范(RESP)参考资料：

AOF持久化功能的实现可以分为3个步骤：

flushAppendOnlyFile函数的行为由服务器配置的appendfsyn选项来决定的：

appendfsyncalways#每次有数据修改发生时都会写入AOF文件。
appendfsynceverysec#每秒钟同步一次，该策略为AOF的默认策略。
appendfsyncno#从不同步。高效但是数据不会被持久化。

从字面上应该就更好理解了，这里我就不细说了…

下面来看一下AOF是如何载入与数据还原的：

2.2.1AOF重写

从前面的示例看出，我们写了三条命令，AOF文件就保存了三条命令。如果我们的命令是这样子的：

redis>RPUSHlist"Java""3y"
(integer)2

redis>RPUSHlist"Java3y"
integer(3)

redis>RPUSHlist"yyy"
integer(4)

同样地，AOF也会保存3条命令。我们会发现一个问题：上面的命令是可以合并起来成为1条命令的，并不需要3条。这样就可以让AOF文件的体积变得更小。

AOF重写由Redis自行触发(参数配置)，也可以用BGREWRITEAOF命令手动触发重写操作。

比如说现在有一个Redis数据库的数据如下：

新的AOF文件的命令如下，没有一条是多余的！

2.2.2AOF后台重写

Redis将AOF重写程序放到子进程里执行(BGREWRITEAOF命令)，像BGSAVE命令一样fork出一个子进程来完成重写AOF的操作，从而不会影响到主进程。

AOF后台重写是不会阻塞主进程接收请求的，新的写命令请求可能会导致当前数据库和重写后的AOF文件的数据不一致！

为了解决数据不一致的问题，Redis服务器设置了一个AOF重写缓冲区，这个缓存区会在服务器创建出子进程之后使用。

2.3RDB和AOF对过期键的策略

RDB持久化对过期键的策略：

RDB持久化对过期键的策略：

复制模式：

2.4RDB和AOF用哪个？

RDB和AOF并不互斥，它俩可以同时使用。

如果Redis服务器同时开启了RDB和AOF持久化，服务器会优先使用AOF文件来还原数据(因为AOF更新频率比RDB更新频率要高，还原的数据更完善)

可能涉及到RDB和AOF的配置：

redis持久化，两种方式
1、rdb快照方式
2、aof日志方式

----------rdb快照------------
save9001
save30010
save6010000

stop-writes-on-bgsave-erroryes
rdbcompressionyes
rdbchecksumyes
dbfilenamedump.rdb
dir/var/rdb/

-----------Aof的配置-----------
appendonlyno#是否打开aof日志功能

appendfsyncalways#每一个命令都立即同步到aof，安全速度慢
appendfsynceverysec
appendfsyncno写入工作交给操作系统，由操作系统判断缓冲区大小，统一写入到aof同步频率低，速度快


no-appendfsync-on-rewriteyes正在导出rdb快照的时候不要写aof
auto-aof-rewrite-percentage100
auto-aof-rewrite-min-size64mb


./bin/redis-benchmark-n20000

官网文档：