Redis知识架构（redis 架构）

一、基本概念

1、Redis定义

Redis是一个使用ANSI C编写的开源、支持网络、基于内存、可选持久性的键值对（key-value）存储数据库。

2、RDB定义

RDB是Redis默认的持久化方式，按照一定的时间周期策略把内存的数据以快照的形式保存到硬盘的二进制文件中。即Snapshot快照存储，对应产生的数据文件为dump.rdb文件。通过配置文件中的save参数来定义快照周期。

3、AOF定义

Redis会将每一个收到的写命令都通过Write函数追加到文件的末尾，类似于Mysql的binlog文件。Redis重启时会通过重新执行文件中保存的写命令来在内存中重建整个数据库的内容。

二、基础知识

1、数据类型

Redis采用内存（In-Memory）数据集（DataSet），支持多种数据类型。

• String字符串
• Lists列表
• Sets集合
• Sorted Set有序集合
• Hashes字典

2、主从复制

主从复制原则：Master会将数据同步到Slave，而Slave不会将数据同步到Master，Slave启动时会连接Master来同步数据。

3、持久化机制

Redis是一个支持持久化的内存数据库，通过持久化机制把内存中的数据同步到硬盘文件来保证数据持久化。当Redis重启后通过把硬盘文件重新加载到内存，这样就达到恢复数据的目的。

4、内部结构

• dict本质上是为了解决算法中的查找问题（Searching），是一个用于维护key和value映射关系的数据结构，与很多语言中的Map或者Dictionary类似。
• sds等同于char * 可以存储任意二进制数据，不能像C语言字符串那样以字符'\0'来标识字符串的结束，因此必然有个长度字段。
• skiplist跳跃表是一种实现起来很简单，单层多指针的链表，查找效率很高，堪比优化过的二叉平衡树。
• ziplist压缩表是一个编码后的列表，是由一系列特殊编码的连续内存块组成的顺序型数据结构。
• quicklist实际上是ziplist和linklist的混合体，它将linkedlist按段切分，每一段使用ziplist来紧凑存储，多个ziolist之间使用双向指针串接起来。

三、数据持久化

1、RDB

（1）、自动保存

• 设置在“N秒内数据集至少有M个改动”这一条件被满足时，自动保存一次数据集，保存在dump.rdb二进制文件中。

（2）、手动保存

• save优点：节约系统资源。缺点：阻塞redis进程，阻塞期间，服务器无法响应其他处理，直到执行完成为止。bgsave优点：执行此命令时，redis会分出一个子进程去完成备份持久化，而不会影响redis处理其他请求。缺点：由于会fork一个子进程，因此会更加消耗内存资源。

（3）、优点

• 备份灵活，遇到问题时可以还原到不同的版本。RDB在恢复大数据集时的速度比AOF的恢复速度要快。由子进程负责实际的持久化工作。

（4）、缺点

• 一旦发生故障停机，容易丢失数据。一旦数据集比较庞大时，fork子进程可能会非常耗时，造成服务器短时间内停止处理客户端请求。

（5）、运作模式

• Redis调用fork()，会同时拥有父进程和子进程。子进程会将数据集写入到临时RDB文件中。当子进程完成对新RDB文件的写入，Redis用新的RDB文件替换原来的RDB文件，并删除旧的RDB文件。

2、AOF

（1）、特点

• AOF持久化记录了服务器所有写操作的命令，并在服务器启动时，通过重新执行这些命令来还原数据集。

（2）、优点

• 可以设置不同的fsync策略，AOF的默认策略为每秒fsync一次，fsync会在后台线程执行。即使日志因为某些原因包含了某些未写入完成的命令，redis-check-aof会在后台线程执行。在AOF文件体积变得过大时，自动在后台对AOF文件进行重写，重写后的新AOF文件包含了当前数据集所需的最小命令集合。

（3）、缺点

• AOF文件体积较大AOF恢复速度慢

（4）、重写机制

• Redis执行fork()，同时拥有父进程和子进程。子进程开始将新AOF文件的内容写入到临时文件中。对于所有执行的写入命令，父进程一边将其累积到一个内存缓存中，一边将这些改动追加到现有的AOF文件的末尾。当子进程完成重写工作时，父进程将内存缓存中的所有数据追加到新的AOF文件末尾。用新文件替换旧文件。

四、特性和优势

1、特性

• 高速读写，数据类型丰富。
• 支持数据持久化，多种内存分配及回收策略。
• 支持弱事务，支持消息队列，支持消息订阅。
• 支持高可用，支持分布式分片集群。

2、优势

• 速度快，数据存在内存中，类似于HashMap。
• 支持事务，操作都是原子性。所谓原子性就是对数据的更改要么全部执行，要么全部不执行。
• 支持丰富的诗句类型，包括string、set、hash等。
• 丰富的特性，可用于缓存，消息，按key设置过期时间，过期后将会自动删除。

五、注意事项

1、Master最好不要做任何持久化工作，比如RDB内存快照和AOF日志文件。

2、如果数据比较重要，需要将某个Slave开启AOF备份数据，备份策略设置为每秒同步一次。

3、为了主从复制的速度和连接的稳定性，Master和Slave最好在同一局域网内。

4、尽量避免在压力很大的主库上增加从库。

5、主从复制机制不要使用图状结构，最好使用单向链表结构，这样更为稳定。即Master<-Slave1<-Slave2<-Slave3<-... ...，这样的结构方便解决单点故障问题，实现Slave对Master的替换，如果Master挂了，可以立刻启动Slave1做Master，其他不变。