Redis是一種支持key-value等多種數據結構的存儲系統。可用於緩存,事件發佈或訂閱,高速隊列等場景。支持網絡,提供字符串,哈希,列表,隊列,集合結構直接存取,基於內存,可持久化。
什麼是Redis
Redis是一款內存高速緩存數據庫。Redis全稱爲:Remote Dictionary Server(遠程數據服務),使用C語言編寫,Redis是一個key-value存儲系統(鍵值存儲系統),支持豐富的數據類型,如:String、list、set、zset、hash。
Redis是一種支持key-value等多種數據結構的存儲系統。可用於緩存,事件發佈或訂閱,高速隊列等場景。支持網絡,提供字符串,哈希,列表,隊列,集合結構直接存取,基於內存,可持久化。
官方資料
Redis官網:http://redis.io/
Redis官方文檔:http://redis.io/documentation
Redis教程:http://www.w3cschool.cn/redis/redis-intro.html
Redis下載:http://redis.io/download
爲什麼要使用Redis
一個產品的使用場景肯定是需要根據產品的特性,先列舉一下Redis的特點:
- 讀寫性能優異
- Redis能讀的速度是110000次/s,寫的速度是81000次/s (測試條件見下一節)。
- 數據類型豐富
- Redis支持二進制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 數據類型操作。
- 原子性
- Redis的所有操作都是原子性的,同時Redis還支持對幾個操作全並後的原子性執行。
- 豐富的特性
- Redis支持 publish/subscribe, 通知, key 過期等特性。
- 持久化
- Redis支持RDB, AOF等持久化方式
- 發佈訂閱
- Redis支持發佈/訂閱模式
- 分佈式
- Redis Cluster
(PS: 具體再結合下面的使用場景理解下)
下面是官方的bench-mark根據如下條件獲得的性能測試(讀的速度是110000次/s,寫的速度是81000次/s)
- 測試完成了50個併發執行100000個請求。
- 設置和獲取的值是一個256字節字符串。
- Linux box是運行Linux 2.6,這是X3320 Xeon 2.5 ghz。
- 文本執行使用loopback接口(127.0.0.1)。
Redis的使用場景
redis應用場景總結redis平時我們用到的地方蠻多的,下面就瞭解的應用場景做個總結:
熱點數據的緩存
緩存是Redis最常見的應用場景,之所有這麼使用,主要是因爲Redis讀寫性能優異。而且逐漸有取代memcached,成爲首選服務端緩存的組件。而且,Redis內部是支持事務的,在使用時候能有效保證數據的一致性。
作爲緩存使用時,一般有兩種方式保存數據:
- 讀取前,先去讀Redis,如果沒有數據,讀取數據庫,將數據拉入Redis。
- 插入數據時,同時寫入Redis。
方案一:實施起來簡單,但是有兩個需要注意的地方:
- 避免緩存擊穿。(數據庫沒有就需要命中的數據,導致Redis一直沒有數據,而一直命中數據庫。)
- 數據的實時性相對會差一點。
方案二:數據實時性強,但是開發時不便於統一處理。
當然,兩種方式根據實際情況來適用。如:方案一適用於對於數據實時性要求不是特別高的場景。方案二適用於字典表、數據量不大的數據存儲。
限時業務的運用
redis中可以使用expire命令設置一個鍵的生存時間,到時間後redis會刪除它。利用這一特性可以運用在限時的優惠活動信息、手機驗證碼等業務場景。
計數器相關問題
redis由於incrby命令可以實現原子性的遞增,所以可以運用於高併發的秒殺活動、分佈式序列號的生成、具體業務還體現在比如限制一個手機號發多少條短信、一個接口一分鐘限制多少請求、一個接口一天限制調用多少次等等。
分佈式鎖
這個主要利用redis的setnx命令進行,setnx:"set if not exists"就是如果不存在則成功設置緩存同時返回1,否則返回0 ,這個特性在俞你奔遠方的後臺中有所運用,因爲我們服務器是集羣的,定時任務可能在兩臺機器上都會運行,所以在定時任務中首先 通過setnx設置一個lock,
如果成功設置則執行,如果沒有成功設置,則表明該定時任務已執行。 當然結合具體業務,我們可以給這個lock加一個過期時間,比如說30分鐘執行一次的定時任務,那麼這個過期時間設置爲小於30分鐘的一個時間就可以,這個與定時任務的週期以及定時任務執行消耗時間相關。
在分佈式鎖的場景中,主要用在比如秒殺系統等。
延時操作
比如在訂單生產後我們佔用了庫存,10分鐘後去檢驗用戶是夠真正購買,如果沒有購買將該單據設置無效,同時還原庫存。 由於redis自2.8.0之後版本提供Keyspace Notifications功能,允許客戶訂閱Pub/Sub頻道,以便以某種方式接收影響Redis數據集的事件。 所以我們對於上面的需求就可以用以下解決方案,我們在訂單生產時,設置一個key,同時設置10分鐘後過期, 我們在後臺實現一個監聽器,監聽key的實效,監聽到key失效時將後續邏輯加上。
當然我們也可以利用rabbitmq、activemq等消息中間件的延遲隊列服務實現該需求。
排行榜相關問題
關係型數據庫在排行榜方面查詢速度普遍偏慢,所以可以藉助redis的SortedSet進行熱點數據的排序。
比如點贊排行榜,做一個SortedSet, 然後以用戶的openid作爲上面的username, 以用戶的點贊數作爲上面的score, 然後針對每個用戶做一個hash, 通過zrangebyscore就可以按照點贊數獲取排行榜,然後再根據username獲取用戶的hash信息,這個當時在實際運用中性能體驗也蠻不錯的。
點贊、好友等相互關係的存儲
Redis 利用集合的一些命令,比如求交集、並集、差集等。
在微博應用中,每個用戶關注的人存在一個集合中,就很容易實現求兩個人的共同好友功能。
簡單隊列
由於Redis有list push和list pop這樣的命令,所以能夠很方便的執行隊列操作。
參考文章
- https://baike.baidu.com/item/Redis/6549233?fr=aladdin
- https://zhuanlan.zhihu.com/p/29665317
- https://www.jianshu.com/p/40dbc78711c8
知識體系
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首先,我們通過學習Redis的概念基礎,瞭解它適用的場景。
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- Redis是一種支持key-value等多種數據結構的存儲系統。可用於緩存,事件發佈或訂閱,高速隊列等場景。支持網絡,提供字符串,哈希,列表,隊列,集合結構直接存取,基於內存,可持久化。
其次,這些適用場景都是基於Redis支持的數據類型的,所以我們需要學習它支持的數據類型;同時在redis優化中還需要對底層數據結構瞭解,所以也需要了解一些底層數據結構的設計和實現。
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再者,需要學習Redis支持的核心功能,包括持久化,消息,事務,高可用;高可用方面包括,主從,哨兵等;高可拓展方面,比如 分片機制等。
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最後,就是具體的實踐以及實踐中遇到的問題和解決方法了:在不同版本中有不同特性,所以還需要了解版本;以及性能優化,大廠實踐等。
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學習資料
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Redis官網:http://redis.io/
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Redis官方文檔:http://redis.io/documentation
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Redis下載:http://redis.io/download
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redis英文文檔 https://redis.io/topics/data-types
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redis中文文檔 http://www.redis.cn/documentation.html
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《redis設計與實現 3.0版本》 http://redisbook.com/index.html
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redis源碼解讀 3.2.8版本 https://blog.csdn.net/men_wen/article/details/75668345
除此之外,我還推薦你看下 極客時間 《Redis核心技術與實戰》(作者:蔣德鈞)的相關內容,它是我看到的爲數不多的含有實戰經驗比較多的專欄,部分文章中圖片也來源於這個系列。
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