Redis概述

redis概述

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1. 什么是redis

Redis是一款内存高速缓存数据库。Redis全称为：Remote Dictionary Server（远程数据服务），使用C语言编写，Redis是一个key-value存储系统（键值存储系统），支持丰富的数据类型，如：String、list、set、zset、hash。

Redis是一种支持key-value等多种数据结构的存储系统。可用于缓存，事件发布或订阅，高速队列等场景。支持网络，提供字符串，哈希，列表，队列，集合结构直接存取，基于内存，可持久化。

2. 为什么使用redis

读写性能优异:Redis能读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s
数据类型丰富:Redis支持二进制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 数据类型操作。
原子性:Redis的所有操作都是原子性的，同时Redis还支持对几个操作全并后的原子性执行。
丰富的特性:Redis支持发布订阅、持久化、事件机制、事务，以及高可用&可扩展（分片模式、哨兵、主从复制）

3. redis为什么快

内存存储：Redis是一个基于内存的数据存储系统，所有的数据操作都是直接在内存中进行的，相对于传统的磁盘存储，内存的读写速度要快得多。
数据结构简单：Redis支持的数据结构相对简单（如字符串、列表、集合等），这些数据结构的操作都非常高效。
单线程模型：Redis采用单线程模型来处理客户端的请求，这样可以避免线程切换和竞争状态的开销，尽管是单线程，但由于大多数操作都是内存操作，其性能依旧非常高。
非阻塞I/O：Redis使用了非阻塞的网络I/O模型，例如epoll作为I/O多路复用技术的一部分，这使得Redis可以高效地处理多个客户端的连接和请求。
优化的数据操作算法：Redis针对其支持的数据结构和操作进行了高度优化，许多操作的时间复杂度都很低（例如O(1)或O(log n)）。
持久化策略：尽管是基于内存的系统，Redis也提供了RDB和AOF两种持久化方式，这些持久化操作是以非阻塞方式执行的，不会影响主线程的性能。
支持管道化（Pipelining）：客户端可以一次性发送多个命令到服务器，减少网络延迟，服务器处理完这些命令后，一次性将结果返回给客户端。
发布/订阅模式：提供了有效的消息广播/订阅支持，通过有效的内存数据分发，加快了消息传递的速度。

总结：通过内存操作、简单的数据结构、单线程模型，以及高效的网络I/O处理等技术，Redis能够提供极快的数据读写性能，这使其成为在需要高速数据存取场景下的首选数据库。

4. 哪些场景下使用redis

热点数据的缓存

缓存是Redis最常见的应用场景，之所有这么使用，主要是因为Redis读写性能优异。而且逐渐有取代memcached，成为首选服务端缓存的组件。而且，Redis内部是支持事务的，在使用时候能有效保证数据的一致性。

作为缓存使用时，一般有两种方式保存数据：
- 读取前，先去读Redis，如果没有数据，读取数据库，将数据拉入Redis。
- 插入数据时，同时写入Redis。
方案一：实施起来简单，但是有两个需要注意的地方：
- 避免缓存击穿。（数据库没有就需要命中的数据，导致Redis一直没有数据，而一直命中数据库。）
- 数据的实时性相对会差一点。
方案二：数据实时性强，但是开发时不便于统一处理。当然，两种方式根据实际情况来适用。

如：方案一适用于对于数据实时性要求不是特别高的场景。方案二适用于字典表、数据量不大的数据存储。
限时业务的运用

redis中可以使用expire命令设置一个键的生存时间，到时间后redis会删除它。利用这一特性可以运用在限时的优惠活动信息、手机验证码等业务场景。
计数器相关问题

redis由于incrby命令可以实现原子性的递增，所以可以运用于高并发的秒杀活动、分布式序列号的生成、具体业务还体现在比如限制一个手机号发多少条短信、一个接口一分钟限制多少请求、一个接口一天限制调用多少次等等。
分布式锁

这个主要利用redis的setnx命令进行，setnx："set if not exists"就是如果不存在则成功设置缓存同时返回1，否则返回0 ，这个特性在很多后台中都有所运用，因为我们服务器是集群的，定时任务可能在两台机器上都会运行，所以在定时任务中首先通过setnx设置一个lock，如果成功设置则执行，如果没有成功设置，则表明该定时任务已执行。当然结合具体业务，我们可以给这个lock加一个过期时间，比如说30分钟执行一次的定时任务，那么这个过期时间设置为小于30分钟的一个时间就可以，这个与定时任务的周期以及定时任务执行消耗时间相关。

在分布式锁的场景中，主要用在比如秒杀系统等。
延时操作

比如在订单生产后我们占用了库存，10分钟后去检验用户是否真正购买，如果没有购买将该单据设置无效，同时还原库存。由于redis自2.8.0之后版本提供Keyspace Notifications功能，允许客户订阅Pub/Sub频道，以便以某种方式接收影响Redis数据集的事件。所以我们对于上面的需求就可以用以下解决方案，我们在订单生产时，设置一个key，同时设置10分钟后过期，我们在后台实现一个监听器，监听key的实效，监听到key失效时将后续逻辑加上。当然我们也可以利用rabbitmq、activemq等消息中间件的延迟队列服务实现该需求。
排行榜相关问题

关系型数据库在排行榜方面查询速度普遍偏慢，所以可以借助redis的SortedSet进行热点数据的排序。比如点赞排行榜，做一个SortedSet, 然后以用户的openid作为上面的username, 以用户的点赞数作为上面的score, 然后针对每个用户做一个hash, 通过zrangebyscore就可以按照点赞数获取排行榜，然后再根据username获取用户的hash信息，这个当时在实际运用中性能体验也蛮不错的。
点赞、好友等相互关系的存储

Redis 利用集合的一些命令，比如求交集、并集、差集等。在微博应用中，每个用户关注的人存在一个集合中，就很容易实现求两个人的共同好友功能。
简单队列

由于Redis有list push和list pop这样的命令，所以能够很方便的执行队列操作