【Redis】Redis 介绍Redis 为什么这么快?Redis数据结构Redis 和Memcache区别 ?为何Redis单线程效率也高?

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Redis 介绍

Redis 为什么这么快?

Redis数据结构

Redis 和Memcache区别 ?

为何Redis单线程效率也高?


Redis 介绍

  • Redis 是一个开源(BSD 许可)、基于内存、支持多种数据结构的存储系统,可以作为数据库、缓存和消息中间件。它支持的数据结构有字符串(strings)、哈希(hashes)、列表(lists)、集合(sets)、有序集合(sorted sets)等,除此之外还支持 bitmaps、hyperloglogs 和地理空间(geospatial )索引半径查询等功能。

  • 它内置了复制(Replication)、LUA 脚本(Lua scripting)、LRU 驱动事件(LRU eviction)、事务(Transactions)和不同级别的磁盘持久化(persistence)功能,并通过 Redis 哨兵(哨兵)和集群(Cluster)保证缓存的高可用性(High availability)。

优点:

  • 读取速度快,因为数据存在内存中,所以数据获取快;

  • 支持多种数据结构,包括字符串、列表、集合、有序集合、哈希等;

  • 支持事务,且操作遵守原子性,即对数据的操作要么都执行,要么都不支持;

  • 还拥有其他丰富的功能,队列、主从复制、集群、数据持久化等功能。

缺点:

  • 由于 Redis 是内存数据库,所以,单台机器,存储的数据量,跟机器本身的内存大小。虽然Redis 本身有 Key 过期策略,但是还是需要提前预估和节约内存。如果内存增长过快,需要定期删除数据。

  • 如果进行完整重同步,由于需要生成 RDB 文件,并进行传输,会占用主机的 CPU ,并会消耗现网的带宽。不过 Redis 2.8 版本,已经有部分重同步的功能,但是还是有可能有完整重同步的。比如,新上线的备机。

  • 修改配置文件,进行重启,将硬盘中的数据加载进内存,时间比较久。在这个过程中, Redis不能提供服务。

Redis 为什么这么快?

  1. Redis 基于内存,内存的访问速度是磁盘的上千倍;

  2. 单线程模型:Redis 使用单线程模型处理客户端请求。它不需要进行复杂的线程切换和同步操作,从而避免了多线程并发带来的开销和竞争条件。单线程模型简化了 Redis 的实现,使其更加高效。

  3. 高效的数据结构:Redis 提供了多种高效的数据结构,如字符串、哈希表、列表、集合和有序集合等。这些数据结构在内部实现上进行了优化,使得 Redis 可以高效地执行各种操作,如快速插入、删除、查找和排序。

Redis数据结构

String

String是redis中最基本的数据类型,一个key对应一个value。

Hash

Redis hash 是一个 string 类型的 field(字段) 和 value(值) 的映射表,hash 特别适合用于存储对象。

List

Redis中的List其实就是链表(Redis用双端链表实现List)。

使用List结构,我们可以轻松地实现最新消息排队功能(比如新浪微博的TimeLine)。List的另一个应用就是消息队列,可以利用List的 PUSH 操作,将任务存放在List中,然后工作线程再用 POP 操作将任务取出进行执行。

Set

Redis 的 Set 是 String 类型的无序集合。集合成员是唯一的,这就意味着集合中不能出现重复的数据。

Redis 中集合是通过哈希表实现的,所以添加,删除,查找的复杂度都是 O(1)。

Zset

Redis 有序集合和集合一样也是 string 类型元素的集合,且不允许重复的成员。不同的是每个元素都会关联一个 double 类型的分数。redis 正是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。有序集合是通过两种数据结构实现:

  1. 压缩列表(ziplist): ziplist是为了提高存储效率而设计的一种特殊编码的双向链表。它可以存储字符串或者整数,存储整数时是采用整数的二进制而不是字符串形式存储。它能在O(1)的时间复杂度下完成list两端的push和pop操作。但是因为每次操作都需要重新分配ziplist的内存,所以实际复杂度和ziplist的内存使用量相关

  2. 跳跃表(zSkiplist): 跳跃表的性能可以保证在查找,删除,添加等操作的时候在对数期望时间内完成,这个性能是可以和平衡树来相比较的,而且在实现方面比平衡树要优雅,这是采用跳跃表的主要原因。跳跃表的复杂度是O(log(n))。

Redis 和Memcache区别 ?

Redis 与 Memcached 共同点

  1. 都是基于内存的数据库,一般都用来当做缓存使用。

  2. 都有过期策略。

  3. 两者的性能都非常高。

Redis 与 Memcached 区别

  • Redis 支持的数据类型更丰富(String、Hash、List、Set、ZSet),而 Memcached 只支持最简单的 key-value 数据类型;

  • Redis 支持数据的持久化,可以将内存中的数据保持在磁盘中,重启的时候可以再次加载进行使用,而 Memcached 没有持久化功能,数据全部存在内存之中,Memcached 重启或者挂掉后,数据就没了;

  • Redis 原生支持集群模式,Memcached 没有原生的集群模式,需要依靠客户端来实现往集群中分片写入数据;

  • Redis 支持发布订阅模型、Lua 脚本、事务等功能,而 Memcached 不支持;

为何Redis单线程效率也高?

  1. C语言实现,效率高

  2. 纯内存操作

  3. 单线程的话就能避免多线程的频繁上下文切换问题

  4. 丰富的数据结构(全称采用hash结构,读取速度非常快,对数据存储进行了一些优化,比如亚索表,跳表等)

5.基于非阻塞的IO复用模型机制

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