网络 IO 模型

redis 采用 io 多路复用，默认采用 epoll 方式，也提供了 kqueue、select、poll 等实现

单线程设计

redis 处理网络请求是单线程的设计，主要是由于通常情况下 cpu 不是 redis 的瓶颈所在，内存或者网络才是主要的瓶颈，同时采用单线程的设计相对多线程而言可以避免很多问题，更加简单

分布式锁

锁的获取

set ${key} ${value} nx ex ${seconds}
# 或
set ${key} ${value} nx px ${milliseconds}

锁的释放
需要采用 lua 脚本的方式进行锁的释放，采用 lua 的原因是为了释放的原子性，避免释放了其他人的锁

if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] then
    return redis.call("del",KEYS[1])
else
    return 0
end

存在问题
redis 的主从同步是异步复制，有可能在客户端 a 获取锁的过程中，redis 的主服务器挂掉，而获取锁的 key 未及时同步到从服务器，此时发生 failover，从服务器晋升为主服务器，另一个客户端 b 此时进行锁获取的操作，由于数据未同步，导致获取锁成功，造成同一时间有两个客户端获取锁

持久化机制

redis 主要有两种持久化机制：RDB 与 AOF

1. RDB
   可以理解为一种快照模式，可以通过 SAVE 或者 BGSAVE (fork 一个子进程)进行 RDB 文件的生成

   • 优点
     1. 生成的文件大小相对较小
     2. 重启恢复时间较快
   • 缺点
     1. 生成的文件与最新数据差距较大，相对于 aof 会丢失更多数据
     2. fork 调用产生子进程在数据集较大的情况下相对耗时，在数据集较大的情况或者 cpu 性能较差的情况下，甚至可能造成几毫秒到一秒不等的停服时间

2. AOF （append only file）
   记录了所有的变更操作，提供了 AOF 的重写机制

   • 优点
     1. 持久性更佳
   • 缺点
     1. 生成文件相对较大
     2. 重启恢复时间相对 rdb 而言更长

跳表(skip list)

本身是个很精巧的数据结构，跳表在链表的基础上加上多层索引，拥有 O(log N) 的查询性能，同时可以利用链表本身的特点很好的支持范围查询
在 redis 中的应用主要是 zset(sorted set)

内存淘汰机制

redis 可以通过 maxmemory 设置最大内存，如果超过该配置将触发淘汰机制

maxmemory  <bytes>

通过 maxmemory-policy 进行内存淘汰策略的设置，有 6 种不同的策略可以供选择，主要是基于 lru 和 random 删除两种策略实现，默认是不删除，当到达 maxmemory 时，将回复错误提示，不影响只读请求

# volatile-lru -> remove the key with an expire set using an LRU algorithm
# allkeys-lru -> remove any key according to the LRU algorithm
# volatile-random -> remove a random key with an expire set
# allkeys-random -> remove a random key, any key
# volatile-ttl -> remove the key with the nearest expire time (minor TTL)
# noeviction -> don't expire at all, just return an error on write operations
# default
maxmemory-policy noeviction

Redis sentinel(哨兵)

哨兵机制是 redis 实现高可用的方案，监控 redis 的 master 和 slave，在 master 宕机的情况下进行主备切换，保证可用性，哨兵本身也会存在单点问题，可以部署多个哨兵，组成哨兵集群，在 master 出现问题时，哨兵通过 raft 协议选出 leader，由哨兵 leader 进行主备切换操作

Redis cluster

redis cluster 是基于 redis 的分布式数据库方案，redis cluster 的数据分片既不是采用 hash 分布，也非采用 range 方式，而是采用 slot 的方式进行数据的分片，key 通过 hash 后对 16384 个 slot 进行取模决定 key 隶属的 slot，每个 redis 实例可以被分配若干个 slot