一、背景:
在运维工作会一定会接触到数据库服务,例如oracle数据库、mysql数据库、redis数据库等,这里要介绍的就是redis数据库。
二、什么是redis??
Redis,英文全称是Remote Dictionary Server(远程字典服务),是一个开源的,使用 C语言开发编写的、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value(键值对)数据库,并提供多种语言的API。
Redis(Remote Dictionary Server)在 2009 年发布,开发者 Salvatore Sanfilippo
是意大利开发者。
三、redis与mysql的区别??
问:redis和mysql都是数据库,他们的区别是什么?
答:redis与MySQL数据库不同的是,Redis的数据是存在内存中的。它的读写速度非常快,每秒可以处理超过10万次读写操作。
redis被广泛应用于缓存,另外,Redis也经常用来做分布式锁。除此之外,Redis支持事务、持久化、LUA 脚本、LRU 驱动事件、多种集群方案。
四、Redis 对比 Memcached:
memcached服务和redis服务都属于内存缓存服务,而且memcached服务要早于redis服务的。
- Memcached 不支持数据持久化,而 Redis 支持数据的持久化:可以将内存中的数据保持在磁盘中,重启 redis 服务或者服务器之后可以从备份文件中恢复数据到内存继续使用。
- Redis 支持更多的数据类型:支持 string(字符串)、hash(哈希数据)、list(列表)、set(集合)、zet(有序集合)
- Redis 支持数据的备份:可以实现类似于数据的 master-slave 模式的数据备份,另外也支持使用快照(RDB)+AOF。
- Redis 支持更大的 value 数据:memcache 单个 key value 最大只支持 1MB,而 redis 最大支持 512MB。
- Redis 是单线程,而 memcache 是多线程,所以单机情况下没有 memcache 并发高,但 redis 支持分布式集群以实现
- Redis 支持更高的并发,单 Redis 实例可以实现数万并发。
- Redis 支持集群横向扩展:基于 redis cluster 的横向扩展,可以实现分布式集群,大幅提升性能和数据安全性。Redis 和 memcached 都是基于 C 语言开发。
五、Redis服务的数据结构类型:
Redis有以下这五种基本类型:
String(字符串)
Hash(哈希)
List(列表)
Set(集合)
zset(有序集合)
三种特殊的数据结构类型:
Geospatial
Hyperloglog
Bitmap
redis的基础五种数据类型:
1、string【字符串】:
String是Redis最基础的数据结构类型,它是二进制的,可以存储图片或者序列化的对象,值最大存储为512M
简单使用举例: set key value、get key等
应用场景:共享session、分布式锁,计数器、限流。
内部编码有3种,int(8字节长整型)、embstr(小于等于39字节字符串)、raw(大于39个字节字符串)
C语言的字符串是char[]实现的,而Redis使用SDS(simple dynamic string) 封装,sds源码如下:struct sdshdr { unsigned int len; // 标记buf的长度 unsigned int free; //标记buf中未使用的元素个数 char buf[]; // 存放元素的坑 }
SDS结构组成如下:
问:Redis为什么选择SDS结构的原因,而C语言原生的char[]不香吗?
答:举例其中一点,SDS中,O(1)时间复杂度,就可以获取字符串长度;而C 语言中的字符串,需要遍历整个字符串,时间复杂度为O(n)。
2、Hash(哈希):
在Redis中,哈希类型是指v(值)本身又是一个键值对(k-v)结构
简单使用举例:hset key field value 、hget key field
内部编码:ziplist(压缩列表) 、hashtable(哈希表)
应用场景:缓存用户信息等。
注意点:
如果开发使用hgetall,哈希元素比较多的话,可能导致Redis阻塞,可以使用hscan。
如果只是获取部分field,建议使用hmget。
字符串和哈希数据类型对比如下图:
3、List(列表):
列表(list)类型是用来存储多个有序的字符串,一个列表最多可以存储2^32-1个元素。
简单实用举例:lpush key value [value ...] 、lrange key start end
内部编码:ziplist(压缩列表)、linkedlist(链表)
应用场景:消息队列,文章列表,
list类型的插入与弹出如图:
list应用场景参考以下:
lpush+lpop=Stack(栈)
lpush+rpop=Queue(队列)
lpsh+ltrim=Capped Collection(有限集合)
lpush+brpop=Message Queue(消息队列)
4、Set(集合):
集合(set)类型也是用来保存多个的字符串元素,但是不允许重复元素
简单使用举例:sadd key element [element ...]、smembers key
内部编码:intset(整数集合)、hashtable(哈希表)
注意点:smembers和lrange、hgetall都属于比较重的命令,如果元素过多存在阻塞Redis的可能性,可以使用sscan来完成。
应用场景:用户标签,生成随机数抽奖、社交需求。
set数据类型结构图:
5、有序集合(zset):
已排序的字符串集合,同时元素不能重复
简单格式举例:zadd key score member [score member ...],zrank key member
底层内部编码:ziplist(压缩列表)、skiplist(跳跃表)
应用场景:排行榜,社交需求(如用户点赞)。
(1)、ziplist:
满足以下两个条件:
[value,score]键值对数量少于128个;每个元素的长度小于64字节。
(2)、skiplist:
条件一:[value,score]键值对数量少于128个;
条件二:每个元素的长度小于64字节。
不满足以上两个条件时使用skiplist跳表,组合了hash和skiplist
hash用来存储value到score的映射,在时间复杂度o(1)时间内知道对应value的分数。
skiplist按照从小到大的顺序存储分数;每个元素存储的都是<value,score>对。
6、Redis 的三种特殊数据类型:
Geospatial:
Redis3.2推出的,地理位置定位,用于存储地理位置信息,并对存储的信息进行操作。
HyperLogLog:
用来做基数统计算法的数据结构,如统计网站的UV。
注:uv(unique visitor,独立访客)
- 1天内访问某站点的人数(以cookie为依据);
- 1天内同一访客的多次访问只计为1个访客。
Bitmaps :
用一个比特位来映射某个元素的状态,在Redis中,它的底层是基于字符串类型实现的,可以把bitmaps成作一个以比特位为单位的数组。