Redis基础知识

Posted 2022-02-02 EileenChang

文章目录

• 1 为什么需要缓存
• 2 为什么选择Redis
• 3 Redis为什么快

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1 为什么需要缓存

  首先阐明一个事实：硬盘的寻址时间为ms级，带宽为M级别；内存寻址时间ns级别，带宽G级别。由此可知，内存性能优于硬盘。磁盘有很多磁道，每个磁道又有很多扇区，每个扇区512Byte，如果每次读取的数据越少，索引成本就越大，所以操作系统每次读取数据都是以4k为单位。由于硬盘I/O瓶颈的问题，随着文件变大，查找速度会变慢。
  同理，数据库也是以页为单位存放数据，通常每页4k，随着表变大，增删改的速率会变慢，因为要维护索引。如果是少量查询，速率不受影响，如果是大量的并发查询，受限于硬盘带宽，速率变慢。
  硬盘太慢了？把所有的数据放在内存中不就好了。SAP的HANA就是基于内存的关系型数据库，速度飞快，但是贵的一批，一般人买不起。所以有了折中方案：缓存。将一些热点数据放在内存中，每次查询数据时，优先从缓存中查找，缓存中没有，再去数据库查找，这样既能提高热点数据的查询速度，又能减轻数据库的压力。

2 为什么选择Redis

  目前世面上有很多基于缓存的数据库，比如Memcache和Redis。但为什么选择Redis呢？原因在于Redis支持多种数据类型，这是它和Memcache的本质区别。虽然Memcache也可以通过Json等格式的数据来实现多种数据类型，但是需要客户端进行解析，而Redis已经帮我们实现了这一点，即计算向数据移动。

3 Redis为什么快

  据Redis官方描述，其每秒钟可以处理15万次的操作。其之所以这么快，主要有以下几点原因：

• 完全基于内存：Redis完全基于内存，大部分都是简单的存取操作，大量的时间花费在IO上。Redis绝大部分操作时间复杂度为O(1)，所以速度快。
• 非阻塞IO、多路IO复用模型：Redis采用多路IO复用模型，在内部采用epoll代理。多路是指多个网络连接，IO复用是指复用同一个线程。epoll会同时监察多个流的IO事件，在空闲时，当前线程进入阻塞，如果有IO事件时，线程会被唤醒，并且epoll会通知线程是哪个流发生了IO事件，然后按照顺序处理，减少了网络IO的时间消耗，避免了大量的无用操作。
• 单线程：对于单线程来讲，不存在上下文切换问题，也不用考虑锁的问题，不存在加锁释放锁的操作，没有因为可能出现死锁而导致的性能消耗。虽然单线程无法发挥出多个CPU的性能，但是可以在单机开启多个Redis实例解决这个问题。reids的单线程是指处理网络请求只有一个线程。
• Redis优秀的过期策略和内存淘汰机制。