Redis-Redis的概述以及核心特点

Posted 2022-07-29 码农飞哥

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文章目录

• • Redis的介绍
  • Redis的特点
  • • 1. 支持非常丰富的数据结构
    • 2. 性能极高，时间复杂度O(1)~O(n)
    • 3. 单个命令操作的原子性
    • 4. 支持持久化，RDB/AOF
    • 5. 客户端丰富，使用很方便
  • Redis的优势
  • • Redis的不足之处
  • Redis读写性能为何如此高效
  • 总结
  • 参考
  • 粉丝专属福利

Redis的介绍

Redis是用C语言开发的一个开源免费的高性能key-value数据库。
默认16个数据库，类似数组下表从0开始，初始默认使用0号库。可以通过命令select <dbid> 来切换数据库，
比如说想切换到15库，那就是SELECT 15。

当然可以在redis.conf中指定数据库的数量。

1. dbsize 命令用于查看当前数据库的key的数量
   
2. flushdb 命令用于清空当前库
3. flushall 命令用于通杀全部库

Redis的特点

1. 支持非常丰富的数据结构

与MemCache等其他的key-value数据库相比，Redis支持多种数据结构，分别是string，hash，set，zset，list这几种数据类型。

2. 性能极高，时间复杂度O(1)~O(n)

Redis读写性能非常高，Redis能读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s 。其高效的读写性能主要得益于其纯内存操作+单线程+多路IO复用技术。后面会详细介绍。

3. 单个命令操作的原子性

Redis单个命令的操作都是原子操作，多个操作的话也支持事务，即通过MULTI和EXEC指令包起来。

4. 支持持久化，RDB/AOF

Redis 虽然是纯内存的操作，但是其也支持数据持久化，持久化的方式有两种，一种是RDB的方式，它按照一定的时间将内存的数据以快照的形式保存到硬盘中；另外一种是AOF的方式，即将Redis执行的每次写命令记录到单独的日志文件中，当重启Redis会重新从持久化的日志文件中恢复数据。

5. 客户端丰富，使用很方便

Redis支持多种客户端操作。

Redis的优势

1. 读写效率极高，时间复杂度O(1)~O(n)，QPS: 100K+，WPS: 80K+
2. 丰富的数据类型及操作
3. 支持命令的原子操作
4. 支持批量操作，如PipeLine,批命令
5. 较为丰富的特性，订阅发布/过期时间等

Redis的不足之处

1. 查询方式单一，不支持复杂查询
2. 内存资源有限，无法支持海量数据
3. 内存存储数据，丢失风险较高

Redis读写性能为何如此高效

Redis的读写性能之所以如此高效，主要有如下几点原因。

1. 完全基于内存操作，绝大部分请求是纯粹的内存操作
2. 高效的数据结构，数据一般较小，数据操作也简单
3. 单线程避免了上下文切换，竞争锁等开销
4. 基于单进程的网络IO多路复用模型，非阻塞IO,提高了网络I/O并发性。

前面三点都比较好理解，第四点 基于单进程的网络IO多路复用模型，非阻塞IO是个什么鬼呢？
IO多路复用，简单的理解就是：一个服务端进程可以同时处理多个套接字描述符。

• 多路：多个客户端连接（连接就是套接字描述符）
• 复用：使用单进程就能实现同时处理多个客户端的连接。
  IO多路复用只需要一个进程就能够处理多个套接字，从而解决了上下文切换的问题。
  其发展可以分select->poll→epoll三个阶段来描述。
  如何理解select/poll/epoll呢？
  场景：
  班主任给全班同学布置了一批作业，有的同学完成了，有的没有完成，如果班主任要一个个检查的话，那么在没有完成的同学哪里，只能阻塞等待，等他完成之后，再去检查下一个同学的作业，这样就造成了性能问题。
  select：
  班主任找了班长（monitor），负责代自己检查每个同学的作业。班长的做法是：遍历问每个同学"完成了么？"，完成的待检查无误后提交作业。
  但是班长一个人也忙不过来，它最多只能管理1024个同学，而且如果同学的作业短时间完成不了，monitor还不停的问，影响效率。

select 函数监视的文件描述符分3类，分别是writefds、readfds、和exceptfds。调用后select函数会阻塞，直到有描述符就绪（有数据可读、可写、或者有except），或者超时（timeout指定等待时间，如果立即返回设为null即可），函数返回。当select函数返回后，可以通过遍历fdset，来找到就绪的描述符。

poll：
现在换了一个能力更强的班长（Monitor Pro），可以管理更多的同学，这个Monitor Pro可以理解为poll。poll改变了文件描述符集合的描述方式，使用pollfd结构而不是select的fd_set结构，使得poll支持的文件描述符集合限制远大于select的1024。

epoll：
这个能力更强的班长改变了工作方式，它遍历一次所有的同学之后，如果有作业没完成的同学，他会告诉这个同学，完成作业之后应该执行啥错误。这样Monitor Pro只需要定期检查关键节点就好了，这就是epoll。

用一张流程图表示如下：

班长相当于IO多路复用的模型，班主任相当于Redis的存储服务，同学A~同学D相当于多个客户端。

总结

本文详细介绍了Redis的优缺点以及特性，重点介绍了IO多路复用模型。

参考

一文搞懂 Redis高性能之IO多路复用

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