Redis高级以及面试分析

Redis基础

什么是Redis?

Redis是一个开源(BSD)许可的，内存中的数据结构存储系统，key-value的非关系型数据库(nosql　not only sql),它可以用作数据库、缓存和消息中间件。

Redis的获取、安装或卸载

• https://redis.io/
• 建议安装linux版本，本文用的http://download.redis.io/releases/redis-5.0.8.tar.gz，支持集群和哨兵的版本
• ubuntu下安装(方式一)
  使用以下命令下载，提取和编译Redis：

$ wget http://download.redis.io/releases/redis-5.0.8.tar.gz
$ tar xzf redis-5.0.8.tar.gz
$ cd redis-5.0.8
$ make

make完后redis-5.0.8目录下会出现编译后的redis服务程序redis-server,还有用于测试的客户端程序redis-cli,两个程序位于安装目录 src 目录下：
src 目录 中现在提供了已编译的二进制文件 。使用以下命令运行Redis：

cd src
./redis-server

您可以使用内置客户端与Redis进行交互：

$ src/redis-cli
redis> set foo bar
OK
redis> get foo
"bar"

• 在 Ubuntu 系统安装 方式(二)

$sudo apt-get update
$sudo apt-get install redis-server

Redis的启动（守护进程的启动）和卸载

• 启动

#keys * 查看所有key
127.0.0.1:6379> keys *
1) "foo"
2) "fo"
sudo cp redis.conf ./src/
sudo vim redis.conf
 ./redis-server redis.conf

image.png

• 关闭

ps -ef | grep redis
kill -9 13288

• 卸载
  删除redis.conf
  删除redis-5.0.8
  删除redis-5.0.8.tar.gz

redis和memcached对比

• redis是基于内存的存储系统，速度快，支持持久化
• redis和memcached都是内存对象缓存系统，速度都很快，但是redis支持持久化，memcached不支持，断电数据消失。
• redis比memcached支持更多数据结构，memcached所有值都是简单的字符串，优先选择redis.

redis的数据结构

• 字符串：String类型

  
  image.png
• 哈希：Hash类型

hash类型设置语法：hset 键 field value,一个键可以有很多个field，很适合存储对象。例如一个hash存储user键，有name和age两个字段

image.png

• 列表：List 类型
  Redis支持list数据结构，底层是一个双向链表，允许重复值存在，按照插入顺序保存，lpush从左边插入，rpush从右边插入。lpop从左边弹出，rpop从右边弹出，这样很容易实现FIFO(First in first out)队列思想，插入和弹出不同方向就可以实现；FILO(firsst in last out)栈的思想，插入和弹出相同方向操作可实现。

  
  image.png
  image.png

• 集合：Set类型
  redis的Set是String类型的无序集合，集合成员是唯一的，集合中不能出现重复的数据。Redis中的集合是通过哈希表来实现的，所以添加、删除、查找的时间复杂度都是O(1)

  
  image.png

• 有序集合：sorted set
  sorted set是set的升级，它在set的基础上增加了一个顺序的属性，这一属性在添加元素的时候指定后，zset会自动按新的值调整顺序。

  
  image.png
  image.png
  image.png
• 5种数据结构的对比和选择
  1、最常用的是string结构，key和value都是string
  ２、哈希，比较适合对对象的操作
  ３、列表，有序可重复。按照插入顺序保存，value是可以重复的，底层是双向链表，很方便的实现FIFO(队列，相反方向操作)和FILO(栈，相同方向操作)
  4、集合，string类型的无序集合，集合成员是唯一的，不能重复，底层是哈希实现的。
  5、有序集合，是集合的升级版，有序且唯一。通过分数实现排序，不能重复。

Redis的持久化策略

• redis持久化策略整体介绍
  redis能将数据保存在内存中，提高性能。但是redis同时支持数据的持久化，有两种策略：RDB和AOF.这两种方式都可以通过redis.conf进行配置。
  持久化策略能尽量保证当断电或者服务故障的时候，保证数据的安全性，通过持久化策略进行数据的持久化，在重启服务的时候，进行数据的恢复。数据的加载流程如下：会优先检查是否开启aof策略，有则加载aof文件恢复数据，否则载rdb文件进行数据恢复。

  
  image.png
  image.png

• rdb策略
  rdb策略是通过redis.conf文件进行配置的，默认开启
  １、900s以内，执行了１次键值的改变，就进行保存的操作

  
  image.png

２、保存到此文件

image.png

３、压缩方式保存

image.png
采用LZF压缩方式，占用了CPU时间，若关闭，导致数据库文件变的巨大，建议开启。
４、redis数据保存在内存中，redis服务中断再重启，理论上数据会消失。因为dump.rdb文件的存在，重新启动redis服务的时候，会加载dump.rdb文件，恢复数据，所以中断重启，redis的数据还存在。

删掉dump.rdb文件后再重启，数据丢失。
5、优点
适合大规模的数据恢复（压缩保存策略），数据恢复快。
如果业务对数据的完整性和一致性要求不高，ＲＤＢ是很好的选择。
６、缺点
ＲＤＢ可能在最后一次备份时宕机了。
备份时占用内存，因为Ｒｅｄｉｓ在备份时会独立创建一个子进程，将数据写入到一个临时文件，此时内存中的数据文件是原来的两倍哦，最后再将这个临时文件替换原来的备份文件，当数据比较大的时候，可能会造成redis服务的短暂暂停，卡顿。

• AOF策略
  １、AOF策略是通过redis.conf文件配置的，默认是关闭的。
  ２、它的出现是为了弥补RDB的不足（数据的不一致性），所以它采用日志的形式记录每个写操作，并且追加到文件中。Redis重启的时候会根据日志文件的内容将写指令从前到后执行一次，以完成数据的恢复工作。

  
  image.png
  image.png
  image.png
  

  ３、优点：数据的完整性和一致性更高
  ４、缺点：AOF记录的内容多，文件会越来越大，数据恢复也会越来越慢。

• RDB和AOF两种策略的对比和使用

  
  image.png
  image.png

Redis的过期键删除和淘汰策略（内存管理:memory management）

Redis的特点是数据存储在内存中，保证数据的高效。那么瓶颈就会在内存这里，应该充分利用有效内存。关于redis的内存管理，redis从两方面处理：

• 过期键的处理
  redis可以设置键的过期时间，当这个键过期后，没有从redis中清除，而是存在过期字典中，依然占用内存。对于过期键，redis提供三种策略进行清除：

  
  image.png
  image.png
  

  一个系统的吞度量（承压能力）与request对CPU的消耗、外部接口、IO等等紧密关联。
  单个reqeust 对CPU消耗越高，外部系统接口、IO影响速度越慢，系统吞吐能力越低，反之越高。
  系统吞吐量几个重要参数：QPS（TPS）、并发数、响应时间
  QPS（TPS）：每秒钟request/事务 数量
  并发数： 系统同时处理的request/事务数
  响应时间： 一般取平均响应时间

• 淘汰策略
  当Redis使用的内存达到某一个设置值的时候，对redis存的所有的数据进行处理。

  
  image.png
  image.png
  image.png
  image.png
  image.png
  image.png
  image.png

总结

image.png