一.背景引入刚接触 Redis 的人最常问的一句话是redis到底能解决什么问题为什么大家都用它。要理解这一点,我们应该先从它的历史聊起,2008 年作者 Salvatore Sanfilippo 在开发一个叫 LLOOGG 的网站时需要一个高性能的队列功能。他最开始用 MySQL 实现但无论怎么优化 SQL性能都提不上去加上当时资金有限于是干脆自己动手写了一个专门给 LLOOGG 用的数据库就是 Redis 的前身。它的使用范围有多广从 Redis 官方公司的统计看国外有 Twitter、Instagram、Stack Overflow、GitHub国内按体量算新浪微博可以说是全球最大的 Redis 使用者阿里巴巴、腾讯、搜狐、优酷土豆、美团、小米、唯品会也都在用。甚至连 ELK 这类开源技术都把 Redis 作为组件中重要的一环。所以到了今天熟练使用和运维 Redis基本成了开发运维人员的必备技能。二.核心原理Redis 本质是一个基于键值对key-value的 数据库。和很多键值对数据库不同的是它里面的 值 不只是字符串而是可以由 string、hash、list、set、zset、Bitmaps、HyperLogLog、GEO 等多种数据结构和算法组成。这个名字本身也有含义 ——REmote Dictionary Server远程字典服务字典式的组织方式决定了它的灵活。Redis 之所以受到如此多公司的⻘睐靠的是一整套特性。官方归纳下来一共 8 个速度快、基于键值对的数据结构服务器、功能丰富、简单稳定、客户端语言多、持久化、主从复制、支持高可用和分布式。下面让我们分别从这8个方面入手1.速度快正常情况下Redis执⾏命令的速度⾮常快官⽅给出的数字是读写性能可以达到10万/秒当 然这也取决于机器的性能但这⾥先不讨论机器性能上的差异只分析⼀下是什么造就了Redis如此 之快可以⼤概归纳为以下四点1. Redis的所有数据都是存放在内存中的下图是⾕歌公司2009年给出的各层级硬件执⾏速度所 以把数据放在内存中是Redis速度快的最主要原因。2.Redis是⽤C语⾔实现的⼀般来说C语⾔实现的程序“距离”操作系统更近执⾏速度相对会 更快。3.Redis使⽤了单线程预防了多线程可能产⽣的竞争问题。 Redis在6.0版本引⼊了多线程机制但主要也是在处理⽹络和IO不涉及到数据命令即命令 的执⾏仍然采⽤了单线程模式。4.作者对于Redis源代码可以说是精打细磨曾经有⼈评价Redis是少有的集性能和优雅于⼀⾝的开 源代码。2. 基于键值对的数据结构服务器⼏乎所有的编程语⾔都提供了类似字典的功能例如C⾥的map、Java⾥的map、Python⾥ 的dict等类似于这种组织数据的⽅式叫做基于键值对的⽅式与很多键值对数据库不同的是 Redis 中的值不仅可以是字符串⽽且还可以是具体的数据结构这样不仅能便于在许多应⽤场景的开 发同时也能提⾼开发效率。Redis的全程是REmoteDictionaryServer它主要提供了5种数据结 构字符串string、哈希hash、列表list、集合set、有序集合orderedset/ zet同时在字符串的基础之上演变出了位图Bitmaps和HyperLogLog两种神奇的”数据结 构“并且随着LBSLocationBasedService基于位置服务的不断发展Redis3.2.版本种加⼊ 有关GEO地理信息定位的功能总之在这些数据结构的帮助下开发者可以开发出各种“有意 思”的应⽤。3.功能丰富键过期可以用来做缓存发布订阅可以用来做消息系统支持 Lua 脚本可以用它创造新的命令提供简单的事务能一定程度保证事务特性还提供 Pipeline把一批命令一次性传给服务端减少网络开销。4.简单稳定早期源码只有 2 万行左右3.0 加了集群后约 5 万行相比很多 NoSQL 数据库少得多普通开发运维人员可以 吃透。而且它不依赖操作系统的类库不像 Memcache 依赖 libevent事件处理是自己实现的。稳定性也够大规模使用中很少因为自身 BUG 宕掉。5.客户端语言多因为提供的是简单的 TCP 通信协议几乎主流语言都有客户端C、C、Java、PHP、Python、NodeJS 等。6.持久化数据全放内存天然就有断电、机器故障导致丢失的风险。Redis 提供 RDB 和 AOF 两种方式把内存数据保存到硬盘保证数据不因断电丢失。下图为Redis内存到硬盘的持久化示意图:7.主从复制数据全放内存天然就有断电、机器故障导致丢失的风险。Redis 提供 RDB 和 AOF 两种方式把内存数据保存到硬盘保证数据不因断电丢失。下图为Redis主从复制架构示意图:8. 高可用和分布式从服务器 Slave Redis 提供了⾼可⽤实现的Redis哨兵能够保证Redis结点的故障发现和故 障⾃动转移。也提供了Redis集群是真正的分布式实现提供了⾼可⽤、读写和 容量的扩展性三.使用场景Redis 能做什么不能做什么能做的典型场景有五类1.缓存这是几乎所有大型网站的标配。合理用缓存既能加速访问又能降低后端数据源压力。Redis 提供键过期时间设置还能灵活控制最大内存和内存溢出后的淘汰策略。2.排行榜系统网站里按热度、按发布时间、按复杂维度计算的排行榜用列表和有序集合这两种结构可以很方便地构建。3.计数器应用视频播放数、电商浏览数每次都要加 1并发大了对关系型数据库是挑战Redis 天然支持计数且性能很好。4.社交网络赞 / 踩、粉丝、共同好友 / 喜好、推送、下拉刷新这类功能访问量大关系型数据库不太适合Redis 的数据结构实现起来相对容易。5.消息队列系统发布订阅加阻塞队列虽然不如专业消息队列强大但一般的消息队列功能基本能满足。不能做的场景要站在两个角度判断1.数据规模Redis 数据在内存里如果数据量非常大比如每天几亿的用户行为数据用它来存基本是 无底洞经济成本很高。2.数据冷热热数据频繁操作比如视频基本信息放 Redis 加速读写、减轻后端负载是事半功倍冷数据比如用户观看记录放进去就是对内存的浪费。一句话Redis 不是万金油有它擅长的也有它不擅长的。四.版本选择看第二位数字的奇偶Redis 借鉴了 Linux 的版本命名规则版本号第二位是奇数的为非稳定版本如 2.7、2.9、3.1偶数为稳定版本如 2.6、2.8、3.0、3.2。奇数版本其实是下一个稳定版本的开发版比如 2.9 是 3.0 的开发版。所以生产环境一般选偶数版本想尝新特性可以选最新的奇数版本。章节里梳理了几个重要版本的核心演进这里挑跟日常使用关系最密切的几条Redis 2.62012服务端支持 Lua 脚本键过期支持毫秒级去掉虚拟内存相关功能。Redis 2.82013添加部分主从复制降低网络问题导致频繁全量复制生成 RDB 的压力Sentinel 第二版变为生产可用config rewrite 可以把 config set 持久化到配置文件。Redis 3.02015推出官方分布式实现 Redis Cluster优化 LRU 算法。Redis 3.22016加入 GEO 地理信息定位功能新的 List 编码类型 quicklist。Redis 4.02017提供模块系统第三方可以扩展功能PSYNC 2.0 优化了主从切换必然全量复制的问题新增 LFU 淘汰算法注意和 LRU 的区别LRU 基于访问时间LFU 基于访问次数提供非阻塞删除新增 unlink 命令把删除放到后台线程执行提供 RDB-AOF 混合持久化。Redis 5.02018新增 stream 流数据类型redis-cli 的集群管理器从 Ruby 移植到了 C 语言。Redis 6.02020多线程 IO只处理网络读写和协议解析命令执行仍单线程客户端缓存 client-side-caching开始支持 RESP 3 协议连接支持 SSL增强 ACL 权限控制可对不同 key 授予不同操作权限。五.安装与启动我们以ubuntu安装为例使用apt安装apt install redis -y装完有几个关键文件和目录要记住程序相关/usr/bin/redis-server 是服务端程序redis-check-aof、redis-check-rdb、redis-sentinel 都是它的软链接分别用来修复 AOF 文件、修复 RDB 文件、跑哨兵redis-cli 是命令行客户端redis-benchmark 做性能基准测试redis-shutdown 是停止专用脚本。配置文件/etc/redis.conf 是服务器配置/etc/redis-sentinel.conf 是哨兵配置。持久化文件默认在 /var/lib/redis/日志在 /var/log/redis/默认按天分割到期用 gzip 压缩。启动、停止、重启在 Ubuntu 里通常用service redis-server start service redis-server stop service redis-server restart如果配置了 systemd 托管更建议用 systemd 的方式管理启停。远程连接需要改配置编辑 /etc/redis/redis.conf把 bind 127.0.0.1 改成 bind 0.0.0.0把 protected-mode yes 改成 protected-mode no。要注意配置里那行注释的提醒 —— 如果机器直接暴露在公网绑到所有接口是有风险、会被全网访问的需要结合安全策略使用。客户端连接有两种方式交互式redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 进入交互之后直接敲命令。命令式redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 get key一条命令直接拿结果。两个小点本地默认 6379 端口时 -h、-p 可以省略redis-cli 也是后面学 Redis 的主力工具很多章节都会用它演示。Redis客户端与服务端的交互过程示意图:六.本章重点回顾1. Redis 的8个特性速度快、基于键值对的数据结果服务器、功能丰富、简单稳定、客⼾端语⾔ 多、持久化、主从复制、⽀持⾼可⽤和分布式。2. Redis 并不是万⾦油有些场景不适合使⽤Redis进⾏开发。3. 开发运维结合以及阅读源码是⽤好Redis的重要⽅法。4. 安装启动Redis。5. 根据需求选择稳定版本的Redis。本期博客到此结束,记得多总结,多回顾!!!