详解Redis基

本文将从Redis的基本特性入手，通过讲述Redis的数据结构和主要命令对Redis的基本能力进行直观介绍。之后概览Redis提供的高级能力，并在部署、维护、性能调优等多个方面进行更深入的介绍和指导。

本文适合使用Redis的普通开发人员，以及对Redis进行选型、架构设计和性能调优的架构设计人员。

目录

• 概述
• Redis的数据结构和相关常用命令
• 数据持久化
• 内存管理与数据淘汰机制
• Pipelining
• 事务与Scripting
• Redis性能调优
• 主从复制与集群分片
• Redis Java客户端的选择

概述

Redis是一个开源的，基于内存的结构化数据存储媒介，可以作为数据库、缓存服务或消息服务使用。

Redis支持多种数据结构，包括字符串、哈希表、链表、集合、有序集合、位图、Hyperloglogs等。

Redis具备LRU淘汰、事务实现、以及不同级别的硬盘持久化等能力，并且支持副本集和通过Redis Sentinel实现的高可用方案，同时还支持通过Redis Cluster实现的数据自动分片能力。

Redis的主要功能都基于单线程模型实现，也就是说Redis使用一个线程来服务所有的客户端请求，同时Redis采用了非阻塞式IO，并精细地优化各种命令的算法时间复杂度，这些信息意味着：

• Redis是线程安全的(因为只有一个线程)，其所有操作都是原子的，不会因并发产生数据异常
• Redis的速度非常快(因为使用非阻塞式IO，且大部分命令的算法时间复杂度都是O(1))
• 使用高耗时的Redis命令是很危险的，会占用唯一的一个线程的大量处理时间，导致所有的请求都被拖慢。(例如时间复杂度为O(N)的KEYS命令，严格禁止在生产环境中使用)

Redis的数据结构和相关常用命令

本节中将介绍Redis支持的主要数据结构，以及相关的常用Redis命令。本节只对Redis命令进行扼要的介绍，且只列出了较常用的命令。如果想要了解完整的Redis命令集，或了解某个命令的详细使用方法，请参考官方文档：

https://redis.io/commands

Key

Redis采用Key-Value型的基本数据结构，任何二进制序列都可以作为Redis的Key使用(例如普通的字符串或一张JPEG图片)

关于Key的一些注意事项：

• 不要使用过长的Key。例如使用一个1024字节的key就不是一个好主意，不仅会消耗更多的内存，还会导致查找的效率降低
• Key短到缺失了可读性也是不好的，例如”u1000flw”比起”user:1000:followers”来说，节省了寥寥的存储空间，却引发了可读性和可维护性上的麻烦
• 最好使用统一的规范来设计Key，比如”object-type:id:attr”，以这一规范设计出的Key可能是”user:1000″或”comment:1234:reply-to”
• Redis允许的最大Key长度是512MB(对Value的长度限制也是512MB)

String

String是Redis的基础数据类型，Redis没有Int、Float、Boolean等数据类型的概念，所有的基本类型在Redis中都以String体现。

与String相关的常用命令：

• SET：为一个key设置value，可以配合EX/PX参数指定key的有效期，通过NX/XX参数针对key是否存在的情况进行区别操作，时间复杂度O(1)
• GET：获取某个key对应的value，时间复杂度O(1)
• GETSET：为一个key设置value，并返回该key的原value，时间复杂度O(1)
• MSET：为多个key设置value，时间复杂度O(N)
• MSETNX：同MSET，如果指定的key中有任意一个已存在，则不进行任何操作，时间复杂度O(N)
• MGET：获取多个key对应的value，时间复杂度O(N)

上文提到过，Redis的基本数据类型只有String，但Redis可以把String作为整型或浮点型数字来使用，主要体现在INCR、DECR类的命令上：

• INCR：将key对应的value值自增1，并返回自增后的值。只对可以转换为整型的String数据起作用。时间复杂度O(1)
• INCRBY：将key对应的value值自增指定的整型数值，并返回自增后的值。只对可以转换为整型的String数据起作用。时间复杂度O(1)
• DECR/DECRBY：同INCR/INCRBY，自增改为自减。
• INCR/DECR系列命令要求操作的value类型为String，并可以转换为64位带符号的整型数字，否则会返回错误。

也就是说，进行INCR/DECR系列命令的value，必须在[-2^63 ~ 2^63 – 1]范围内。

前文提到过，Redis采用单线程模型，天然是线程安全的，这使得INCR/DECR命令可以非常便利的实现高并发场景下的精确控制。

例1：库存控制

在高并发场景下实现库存余量的精准校验，确保不出现超卖的情况。

设置库存总量：

SET inv:remain "100" 

库存扣减+余量校验：

DECR inv:remain 

当DECR命令返回值大于等于0时，说明库存余量校验通过，如果返回小于0的值，则说明库存已耗尽。

假设同时有300个并发请求进行库存扣减，Redis能够确保这300个请求分别得到99到-200的返回值，每个请求得到的返回值都是唯一的，绝对不会找出现两个请求得到一样的返回值的情况。

例2：自增序列生成

实现类似于RDBMS的Sequence功能，生成一系列唯一的序列号

设置序列起始值：

SET sequence "10000" 

获取一个序列值：

INCR sequence 

直接将返回值作为序列使用即可。

获取一批(如100个)序列值：

INCRBY sequence 100 

假设返回值为N，那么[N – 99 ~ N]的数值都是可用的序列值。

当多个客户端同时向Redis申请自增序列时，Redis能够确保每个客户端得到的序列值或序列范围都是全局唯一的，绝对不会出现不同客户端得到了重复的序列值的情况。

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（编辑：PHP编程网 - 黄冈站长网）

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