Redis分享一

Redis介绍

开源免费的高性能key-value数据库

Redis的应用场景

Redis作者提出的九个应用场景

• 取最新N个数据的操作
  比如典型的取你网站的最新文章，通过下面方式，我们可以将最新的5000条评论的ID放在Redis的List集合中，并将超出集合部分从数据库获取

  1. 使用LPUSH latest.comments<ID>命令，向list集合中插入数据
  2. 插入完成后再用LTRIM latest.comments 0 5000命令使其永远只保存最近5000个ID
     Ltrim 对一个列表进行修剪(trim)，就是说，让列表只保留指定区间内的元素，不在指定区间之内的元素都将被删除。

• 排行榜应用，取TOP N操作
  这个需求与上面需求的不同之处在于，前面操作以时间为权重，这个是以某个条件为权重，比如按顶的次数排序，这时候就需要我们的sorted set出马了，将你要排序的值设置成sorted set的score，将具体的数据设置成相应的value，每次只需要执行一条ZADD命令即可
  利用有序集合的性质

• 需要精准设定过期时间的应用

• Uniq操作，获取某段时间所有数据排重值
  使用Redis的set数据结构，只需要不断地将数据往set中扔就行了，set都保证集合中的元素都是唯一的

• 实时系统，反垃圾系统

• Pub/Sub构建实时消息系统

• 计数器应用

• 构建队列系统
  使用list可以构建队列系统，使用sorted set甚至可以构建有优先级的队列系统

• 缓存
  附：原文地址：Redis作者谈Redis应用场景

Mysql 有自己的缓存机制 ，为什么还要用Redis缓存Mysql数据

mysql查询过程.jpg

• 这个缓存是本地缓存，如果有多台服务器，sql语句会随机发送给其中一台，无法保证相同的请求会发送给同一台，这样本地缓存命中率就比较低，本地缓存（即查询缓存）就没有什么用了
• 从查询缓存中取出结果或者将查询结果添加进查询缓存中，会带来额外性能消耗
• 当表的结构或内容发生变化时，使用这个表的缓存查询将不再有效，查询缓存值的相关条目将被清空。常见修改表结构和表内容的语句，如delete、insert、altert able很多。使用redis作为缓存将受这个影响很小，因为它是基于键值对保存缓存的，只有key对应的缓存内容发生变化，才会受到影响，其他key对应缓存内容发生变化对其几乎是没有影响的

数据类型

支持五种数据类型

• 字符串 (String)
• 哈希 (Hash)
• 列表 (List)
• 集合 (Set)
  无序不重复
• 有序集合（sorted set）
  在Set的基础上每个元素都会关联一个double类型的分数。redis通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。
  有序集合的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复

Redis和Memcached的区别

• Redis支持的数据类型更丰富

• Redis支持持久化，满足条件时会进行持久化
  比如900秒内进行1次修改 300秒内进行10次修改 60秒内进行10000次修改就会进行一个持久化将数据保存在磁盘中
  Redis提供两种持久化的方式 AOF RDB 默认是RDB
  Memcached把数据全部存储在内存中，断电后会挂掉

• IO模型不同 (待补充，下次分享讲)
  Redis：单线程非阻塞IO复用 模型
  Memcached：多线程非阻塞IO复用

• 集群管理的不同 (待补充，下次分享讲)

String数据类型的底层实现

String的底层实现为SDS(简单动态字符串)
数据结构：

struct sdshdr {
    int len;
    int free;
    char buf[];
};

SDS示例.png
free：未使用的空间
len：保存字符串的长度，'\0'不做统计
buf：char类型数组

SDS与C字符串的区别

• SDS常数复杂度获取字符串长度，直接从len属性中读取，时间复杂度为O(1)
  C字符串不记录自身长度的长度信息，获取字符串的长度必须遍历整个字符串，时间复杂度为O(n)

• Redis通过空间分配策略完全杜绝了发生缓冲区溢出的可能性。当SDS API需要对SDS进行修改时，API首先会检查SDS的空间是否满足修改所需的要求，如果不满足，API会自动将SDS的空间扩展至执行所需的大小，然后在执行实际的修改操作
  C字符串执行某些操作时若没有人工分配足够的内存，将会造成缓冲区溢出

• 减少修改字符串时带来的内存重分配次数

  1. 空间预分配
     当需要对SDS进行空间扩展时，程序不仅会为SDS分配修改所需要的空间，还会为SDS分配额外的未使用空间
     分配策略

     • SDS的长度小于1MB，程序分配和len属性同样大小的未使用的空间
       即如果进行修改以后，SDS的len变成13字节，那么程序也会也会分配13字节未使用空间，实际长度13byte+13byte+1byte
     • SDS的长度大于1MB，程序将会分配1MB的未使用空间
       即如果进行修改以后，SDS的len变成2MB，那么程序也会会分配1MB未使用空间，实际长度30MB +1MB+1byte

  2. 惰性空间释放
     当SDS的API需要缩短SDS保存的字符串时，程序不会立即使用内存重分配立即回收缩短后多出来的字节，而是使用free属性将这些字节的数量记录起来，等待将来使用。如果需要真正释放SDS的未使用空间。可以通过调用sdsfree API

好处：减少内存分配次数

• 二进制安全
  SDS的API都是二进制安全的，所有SDS API都会以处理二进制的方式来处理SDS存放在buf数组里的数据，数据在写入时是什么样，它被读取时就是什么样的

• 兼容部分C字符串函数
  通过遵循C字符串以空字符串结尾的惯例，SDS在有需要的时候可以重用<string.h>函数库，避免了不必要的代码重复

参考：
《Redis设计与实现》
《高性能MySQL》