说说Redis有哪些特性

[公众号：堆栈future]

1. Redis简介

Redis是一款基于ANSI C语言编写的，BSD许可的key-value存储组件，它的所有数据结构都存在内存中，可以用作缓存、数据库和消息中间件。

Redis是Remote dictionary server的缩写，即远程字典服务，一个Redis实例可以有多个存储数据的字典，客户端可以通过select来选择字典即DB进行数据存储。

也就是我们常见的16个DB，每个DB是一个数据字典。

2. Redis 特性

一图胜千言。

同为K-V存储组件，Memcached只能支持二进制字节块这一种数据类型。而Redis的数据类型却丰富的多，它具有8种核心数据类型，每种数据类型都有一系列操作指令对应。Redis 性能很高，单线程压测可以达到10~11w的QPS。

虽然Redis所有数据的读写操作，都在内存中进行，但也可以将所有数据进行落盘做持久化。Redis提供了2种持久化方式。

快照方式，将某时刻所有数据都写入硬盘的RDB文件；
追加文件方式，即将所有写命令都以追加的方式写入硬盘的AOF文件中。

线上Redis一般会同时使用两种方式，通过开启appendonly及关联配置项，将写命令及时追加到AOF文件，同时在每日流量低峰时，通过bgsave(后台处理)保存当时所有内存数据快照。

对于互联网系统的线上流量，读写占比遵循8:2定律，读占80%左右。大量的读请求，通常会远超Redis的可承载范围。此时，可以使用Redis的复制特性，让一个Redis实例作为master，然后通过复制挂载多个不断同步更新的副本，即多个slave。通过读写分离，把所有写操作落在Redis的master，所有读操作随机落在Redis的多个slave中，从而大幅提升Redis的读写能力。

Lua是一个高效、简洁、易扩展的脚本语言，可以方便的嵌入其他语言中使用。Redis自 2.6版本开始支持Lua。通过支持client端自定义的Lua脚本，Redis可以减少网络开销，提升处理性能，还可以把脚本中的多个操作作为一个整体来操作，实现原子性更新。

Redis还支持事务，在multi指令后，指定多个操作，然后通过exec指令一次性执行，中途如果出现异常，则不执行所有命令操作，否则，按顺序一次性执行所有操作，执行过程中不会执行任何其他指令。但是也有缺点就是命令在exec之前没有错误，exec之后发现错误，这样已经执行成功的命令没办法回滚了，这也是Redis事务比较鸡肋的一点。

Redis还支持Cluster特性，可以通过自动或手动方式，将所有key按哈希分散到不同节点，在容量不足时，还可以通过Redis的迁移指令，把其中一部分key迁移到其他节点。

作为缓存组件，Redis的最大优势是支持丰富的数据类型。目前，Redis支持8种核心数据类型，包括string、list、set、sorted set、hash、bitmap、geo、hyperloglog。

Redis的所有内存数据结构都存在全局的dict 字典中。Redis的dict也有2个哈希表，插入新key时，一般用0号哈希表，随着key的插入或删除，当0号哈希表的keys数大于哈希表桶数，或keys数小于哈希桶的1/10时，就对hash表进行扩缩容。dict中，哈希表解决冲突的方式是使用桶内单链表，来指向多个hash相同的key/value数据。

Redis一般被看作单进程/单线程组件，因为 Redis的网络IO和命令处理，都在核心进程中由单线程处理。Redis基于Epoll事件模型开发，可以进行非阻塞网络IO，同时由于单线程命令处理，整个处理过程不存在竞争，不需要加锁，没有上下文切换开销，所有数据操作都是在内存中操作，所以Redis的性能很高，单个实例即可以达到10w级的QPS。核心线程除了负责网络IO及命令处理外，还负责写数据到缓冲，以方便将最新写操作同步到AOF、slave。

除了主进程，Redis还会fork一个子进程，来进行重负荷任务的处理。Redis fork子进程主要有3种场景。

收到bgrewriteaof命令时，Redis调用fork，构建一个子进程，子进程往临时AOF文件中，写入重建数据库状态的所有命令，当写入完毕，子进程则通知父进程，父进程把新增的写操作也追加到临时AOF文件，然后将临时文件替换老的AOF文件，并重命名。
收到bgsave命令时，Redis构建子进程，子进程将内存中的所有数据通过快照做一次持久化落地，写入到RDB中。
当需要进行全量复制时，master也会启动一个子进程，子进程将数据库快照保存到RDB文件，在写完RDB快照文件后，master就会把RDB发给slave，同时将后续新的写指令都同步给slave。

主进程中，除了主线程处理网络IO和命令操作外，还有3个辅助BIO线程(bio系统)。这3个BIO线程分别负责处理：文件关闭、AOF缓冲数据刷新到磁盘，以及清理对象这三个任务队列。