Redis缓存机制（redis缓存机制原理）

Redis介绍

Redis是一款内存高速缓存数据库；

数据模型为：key - value，非关系型数据库使用的存储数据的格式；

可持久化：将内存数据在写入之后按照一定格式存储在磁盘文件中，宕机、断电后可以重启redis时读取磁盘中文件恢复缓存数据；

分布式：当前任务被多个节点切分处理，叫做分布式处理一个任务。单个服务器内存，磁盘空间有限，无法处理海量的缓存数据，必须支持分布式的结构；

nosql：not only structured query language 不仅仅结构化查询语言

　　结构化数据:有规律的一类数据;例如:人的信息,动物信息,考试信息

　　非结构化数据:海量的不具备任何共同特性的数据集合;例如:网页,日志;图片

　　关系型数据库:体现不同类结构化数据之间的关系的数据,例如ORACLE mysql

　　非关系型数据库:存储的是非结构化的海量数据;无法体现数据的关系;例如 mongoDB redis

Redis缓存

数据库缓存：

sql语句时key值，查询结果resultSet是value，当同一个查询语句访问时（select * from t_product），只要曾经查询过，调用缓存直接返回resultSet，节省了数据库读取磁盘数据的时间。

持久层缓存：

减少了连接数据库的时间；减少了resultSet封装成对象的过程。

业务层和控制层的缓存：

减少调用层次。

描述缓存在业务层的逻辑：

查询商品信息

判断当前查询在缓存是否有数据

　　如果有数据，直接返回，当前请求结束；

　　如果没有数据，查询持久层数据库数据，获取数据存储再缓存一份，供后续访问使用；

缓存雪崩/缓存击穿

海量请求访问服务器,服务器的性能由缓存支撑,一旦一定范围的缓存数据未命中,请求的数据访问涌入数据库;承受不了压力造成宕机--重启--海量请求并未消失--宕机--重启,系统长时间不可用;这种情况就是缓存的雪崩。

Redis五种数据结构和内部编码

Redis支持五种数据类型：string（字符串），hash（哈希），list（列表），set（集合）及zset(sorted set：有序集合)

String（字符串）

string 是 redis 最基本的类型，你可以理解成与 Memcached 一模一样的类型，一个 key 对应一个 value。

string 类型是二进制安全的。意思是 redis 的 string 可以包含任何数据。比如jpg图片或者序列化的对象。

string 类型是 Redis 最基本的数据类型，string 类型的值最大能存储 512MB。

实例：

127.0.0.1:6379> keys *
(empty list or set)
127.0.0.1:6379> set name hanlaoshi
OK
127.0.0.1:6379> set location beijing
OK
127.0.0.1:6379> keys *
1) "location"
2) "name"

Hash（哈希）

Redis hash 是一个键值(key=>value)对集合。

Redis hash 是一个 string 类型的 field 和 value 的映射表，hash 特别适合用于存储对象。

实例：

redis> HMSET myhash field1 "Hello" field2 "World"
"OK"
redis> HGET myhash field1
"Hello"
redis> HGET myhash field2
"World"

List（列表）

Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）。

127.0.0.1:6379> lpush mylist01 100 200 300
(integer) 3

127.0.0.1:6379> lrange mylist01 0 1
1) "300"
2) "200"

Set（集合）

Redis的Set是string类型的无序集合。

集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是O(1)。

sadd 命令

添加一个 string 元素到 key 对应的 set 集合中，成功返回1，如果元素已经在集合中返回 0，如果 key 对应的 set 不存在则返回错误。

实例：

redis 127.0.0.1:6379> sadd runoob redis
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> sadd runoob mongodb
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> sadd runoob rabitmq
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> sadd runoob rabitmq
(integer) 0
redis 127.0.0.1:6379> smembers runoob

1) "redis"
2) "rabitmq"
3) "mongodb"

注意：以上实例中 rabitmq 添加了两次，但根据集合内元素的唯一性，第二次插入的元素将被忽略。

集合中最大的成员数为 232 - 1(4294967295, 每个集合可存储40多亿个成员)。

zset(sorted set：有序集合)

Redis zset 和 set 一样也是string类型元素的集合,且不允许重复的成员。

不同的是每个元素都会关联一个double类型的分数。redis正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。

zset的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。

zadd 命令

添加元素到集合，元素在集合中存在则更新对应score

实例：

redis 127.0.0.1:6379> zadd runoob 0 redis
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> zadd runoob 0 mongodb
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> zadd runoob 0 rabitmq
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> zadd runoob 0 rabitmq
(integer) 0
redis 127.0.0.1:6379> > ZRANGEBYSCORE runoob 0 1000
1) "mongodb"
2) "rabitmq"
3) "redis"

内部编码

实际上每种数据结构都有自己底层的内部编码实现，而且是多种实现，这样Redis会在合适的场景选择合适的内部编码。

可以看到每种数据结构都有两种以上的内部编码实现，例如string数据结构就包含了raw、int和embstr三种内部编码。

同时，有些内部编码可以作为多种外部数据结构的内部实现，例如ziplist就是hash、list和zset共有的内部编码。

我们可以通过object encoding命令查询内部编码：

127.0.0.1:6379> set set:1 hello
OK
127.0.0.1:6379> object encoding set:1
"embstr"
127.0.0.1:6379> hset user:1 name kebi
(integer) 1
127.0.0.1:6379> object encoding user:1
"ziplist"