Redis核心数据结构场景与高性能原理剖析

Redis安装

下载地址：http://redis.io/download

安装步骤：

# 安装gcc

yum install gcc

# 把下载好的redis-5.0.3.tar.gz放在/usr/local文件夹下，并解压

wget http://download.redis.io/releases/redis-5.0.3.tar.gz

tar xzf redis-5.0.3.tar.gz

cd redis-5.0.3

# 进入到解压好的redis-5.0.3目录下，进行编译与安装

make

# 修改配置

daemonize yes #后台启动

protected-mode no #关闭保护模式，开启的话，只有本机才可以访问redis

# 需要注释掉bind

#bind 127.0.0.1（bind绑定的是自己机器网卡的ip，如果有多块网卡可以配多个ip，代表允许客户端通过机器的哪些网卡ip去访问，内网一般可以不配置bind，注释掉即可）

# 启动服务

src/redis-server redis.conf

# 验证启动是否成功

ps -ef | grep redis

# 进入redis客户端

src/redis-cli

# 退出客户端

quit

# 退出redis服务：

（1）pkill redis-server

（2）kill 进程号

（3）src/redis-cli shutdown

Redis的单线程和高性能

Redis是单线程吗？

Redis 的单线程主要是指 Redis 的网络 IO 和键值对读写是由一个线程来完成的，这也是 Redis 对外提供键值存储服务的主要流程。但 Redis 的其他功能，比如持久化、异步删除、集群数据同步等，其实是由额外的线程执行的。

Redis 单线程为什么还能这么快？

因为它所有的数据都在内存中，所有的运算都是内存级别的运算，而且单线程避免了多线程的切换性能损耗问题。正因为 Redis 是单线程，所以要小心使用 Redis 指令，对于那些耗时的指令(比如keys)，一定要谨慎使用，一不小心就可能会导致 Redis 卡顿。

Redis 单线程如何处理那么多的并发客户端连接？

Redis的IO多路复用：redis利用epoll来实现IO多路复用，将连接信息和事件放到队列中，依次放到文件事件分派器，事件分派器将事件分发给事件处理器。

# 查看redis支持的最大连接数，在redis.conf文件中可修改，# maxclients

10000 127.0.0.1:6379> CONFIG GET maxclients

##1) "maxclients"

##2) "10000"

五种数据结构

String结构

String应用场景:

?单值缓存

SET key value

GET key

?对象缓存

1) SET user:1value(json格式数据)

2) MSET user:1:name liuyan user:1:balance 1888

MGET user:1:name user:1:balance

?分布式锁

SETNX product:10001 true //1代表获取锁成功

SETNX product:10001 true //0代表获取锁失败

执行业务操作

DEL product:10001 //执行完业务释放锁

SET product:10001 true ex 10 nx //防止程序意外终止导致死锁

hash结构

hash场景

Redis集群架构

list结构

list使用场景

Set结构

ZSet有序集合结构

ZSet有序集合应用场景

其他高级命令

keys：全量遍历键，用来列出所有满足特定正则字符串规则的key，当redis数据量比较大时，性能比较差，要避免使用

scan：渐进式遍历键

SCAN cursor [MATCH pattern] [COUNT count]

scan 参数提供了三个参数，第一个是 cursor 整数值(hash桶的索引值)，第二个是 key 的正则模式，第三个是一次遍历的key的数量(参考值，底层遍历的数量不一定)，并不是符合条件的结果数量。第一次遍历时，cursor 值为 0，然后将返回结果中第一个整数值作为下一次遍历的 cursor。一直遍历到返回的 cursor 值为 0 时结束。

注意：但是scan并非完美无瑕， 如果在scan的过程中如果有键的变化（增加、 删除、 修改） ，那么遍历效果可能会碰到如下问题： 新增的键可能没有遍历到， 遍历出了重复的键等情况， 也就是说scan并不能保证完整的遍历出来所有的键， 这些是我们在开发时需要考虑的。

Info：查看redis服务运行信息，分为 9 大块，每个块都有非常多的参数，这 9 个块分别是:

Server 服务器运行的环境参数

Clients 客户端相关信息

Memory 服务器运行内存统计数据

Persistence 持久化信息

Stats 通用统计数据

Replication 主从复制相关信息

CPU CPU 使用情况

Cluster 集群信息

KeySpace 键值对统计数量信息

connected_clients:2 # 正在连接的客户端数量

instantaneous_ops_per_sec:789 # 每秒执行多少次指令

used_memory:929864 # Redis分配的内存总量(byte)，包含redis进程内部的开销和数据占用的内存

used_memory_human:908.07K # Redis分配的内存总量(Kb，human会展示出单位)

used_memory_rss_human:2.28M # 向操作系统申请的内存大小(Mb)（这个值一般是大于used_memory的，因为Redis的内存分配策略会产生内存碎片）

used_memory_peak:929864 # redis的内存消耗峰值(byte)

used_memory_peak_human:908.07K # redis的内存消耗峰值(KB)

maxmemory:0 # 配置中设置的最大可使用内存值(byte),默认0,不限制

maxmemory_human:0B # 配置中设置的最大可使用内存值

maxmemory_policy:noeviction # 当达到maxmemory时的淘汰策略