【Redis 系列】Redis详解

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Redis特性

Redis性能

官网介绍：

  从Redis官网的介绍可以看出，redis可以当作数据库来使用。那么它相比较于MySQL，有什么优势？或者说，弊端在哪里。

方面	Redis	RedisMySQL
类型	内存存储键值对（数据结构服务器）	关系型数据库管理系统
读写速度	极快（内存操作）	相对较慢（磁盘IO）
并发能力	极强	较强
数据持久化	可选且异步	强制且同步

总的来说：

• redis速度极快、高并发、数据结构丰富、扩展简便；但是数据易失（有丢失风险）、不支持复杂查询、内存成本高
• MySQL数据一致性和安全性高、生态成熟；但是扩展复杂、对简单数据结构不友好。

现代应用中，我们希望既要MySQL的 “大” 又要redis的 “快”，二者协同工作，最常用的就是redis作为MySQL的缓存层。
  根据具体需求来判断如何使用分配二者的权重，记住一点：Redis 是为了性能而生的缓存和高速数据处理器，MySQL 是为了可靠而生的核心数据保险库。

Redis结构

  几乎所有的高级语言提供了类似字典的功能，Java中的Map：一种基于键值对的数据结构的数据组织方式。而Redis也采用了键值对结构，它是基于键值对的数据结构服务器。但是Redis中的值不仅可以是字符串，也可以是其他具体的数据结构。

  Redis的全称是REmote Dictionary Server(远程字典服务)，本质上和数据库很类似，它主要提供五种数据结构：

• 字符串（String）
• 哈希（Hash）
• 列表（list）
• 集合（set）
• 有序集合（orderer set/zet）

相信只要学习过数据结构的程序员，对Redis的学习是非常高效的。

Redis功能

这里只是简单介绍一下具体有什么功能，其如何实现放在后面博客中详细解释，敬请期待。

1. 提供键过期功能，可以用来实现缓存
2. 提供了发布订阅功能，可以用来实现消息系统
3. 提供Lua脚本功能，可以利用Lua创造出新的Redis命令
4. 提供了简单的事务功能，能一定程度上保证事务特性
5. 提供了流水线功能，这样客户端就能将一批命令一次性传递到Redis，减少网络开销。

Redis巨大优势

简单稳定

Redis简单体现在三个方面：

• Redis源码很少，只有2w行左右，3.0版本后由于增加了集群功能，代码增至5w行左右，虽然看起来数字很大，但是程序员完全可以吃透。
• Redis使用单线程模型，不仅使Redis服务端处理模型变得简单，也使客户端开发变得简单。
• Redis不需要依赖操作系统中的库，Redis自己实现了事件处理的相关功能。
• 因为Redis相对的简单，所以它具有相当的稳定性，大量的数据很少使Redis崩掉。

客户端语言多

  众所周知，网络传输需要通过各种协议，Redis 提供了简单的TCP通信协议，很多编程语言可以很方便的接入到Redis。后期博客我会着重介绍对Redis的客⼾端使⽤。

持久化

  一般情况下，数据存放在硬盘中是比较安全的，一旦发生断电或者死机等突发情况，保障数据不会丢失，所以内存中很少存放数据。但是内存的访问效率高，为了不浪费这个高效率，Redis提供了两种持久化方式：

• RDB：采用定时快照方式，将某一时刻的内存数据以二进制格式写入磁盘。它文件紧凑、恢复速度快，适合备份与灾难恢复，但可能丢失最后一次快照后的数据。
• AOF：记录每次写操作命令，以日志形式追加到文件末尾，重启时通过重放命令恢复数据，数据安全性更高，可配置 appendfsync 策略，但文件体积大、恢复速度较慢。

主从复制

Redis 提供了复制功能，实现了多个相同数据的Redis副本（Replica）复制功能是分布式Redis的基础。

高可用和分布式

  Redis 提供了⾼可⽤实现的Redis哨兵（Redis Sentinel），能够保证Redis结点的故障发现和故障⾃动转移。也提供了Redis集群（Redis Cluster），是真正的分布式实现，提供了⾼可⽤、读写和容量的扩展性

Redis应用

站在数据冷热的⻆度，数据分为热数据和冷数据，热数据通常是指需要频繁操作的数据，反之为冷数据。
  单纯站在数据冷热的⻆度上看，视频信息属于热数据，⽤⼾观看记录属于冷数据。如果将这些冷数据放在Redis上，基本上是对于内存的⼀种浪费，但是对于⼀些热数据可以放在Redis中加速读写，也可以减轻后端存储的负载，可以说是事半功倍

缓存（Cache）

  几乎所有大型网站都会采用缓存机制。合理运用缓存不仅能显著提升数据访问速度，还能有效减轻后端数据源的压力。Redis不仅支持键值过期时间设置，还提供了灵活的内存管理功能，包括最大内存限制和内存溢出时的淘汰策略。可以说，科学的缓存设计是确保网站稳定运行的重要保障。

排行榜系统

  排行榜系统几乎运用在所有大型网站，各种排行榜：按照时间排名，按照价格排名，按照各种维度计算出的排行榜等等。，Redis提供了列表和有序集合的结构，合理地使⽤这些数据结构可以很⽅便地构建各种排⾏榜系统。

计数器系统

  计数器在网站中至关重要，视频播放数，博文点赞数，文章浏览数等等，并且为了保证数据的实时性，每一次浏览都要进行+1操作，如果数据量很大，对于传统的关系型数据库性挑战很大。而Redis天然支持计数功能并且技术性能非常好，是计数器系统的重要选择。

消息队列系统

  消息队列系统是大型网站不可或缺的核心组件，它能有效实现业务解耦和流量削峰。虽然Redis的发布订阅和阻塞队列功能相比专业消息队列稍显简单，但完全能够满足常规的消息队列需求。

Redis版本

  Redis 借鉴了Linux操作系统对于版本号的命名规则：版本号第⼆位如果是奇数，则为⾮稳定版本（2.7），如果是偶数，则为稳定版本（2.6)

Redis 1.0(2009)

• 标志性事件：初始版本发布，Redis诞生
• 核心特性：支持简单的键值对存储
       基于内存、持久化到硬盘
       简单的主从复制

Redis 2.6 (2012)

核心特性：

• Lua脚本：内置Lua脚本引擎，支持原子性的复杂操作,减少网络开销
• 从站只读：明确将从库设置为只读模式，避免误操作
• 超时命令：对BLPOP、BEPOP等阻塞命令添加了超时参数
• 新的PTTL命令，返回键的剩余过期时间

Redis 2.8(2013)

核心特性：

• Sentinel 哨兵机制：实现了可高用性解决方案，可以自动进行故障检测和故障转移
• 部分重同步：在复制中断后，只需同步中断期间确实的数据，而不是全量同步，极大提升了复制的效率。
• 键空间通知的增强
• SCAN系列命令：提供了基于游标的迭代器，可以安全的遍历数据库中的键，替代了会阻塞服务的 KEYS 命令。

Redis 3.0(2015)

核心特性：

• Redis Cluster集群：最重要的特征之一。实现了分布式、分片式的Redis解决方案，支持数据自动在多个节点间分片，并提供了一定程度的可用性。
• 全新的Redis-benchmark压力测试工具。
• 对Lua脚本的改进，支持了更细颗粒度的复制。

Redis 3.2(2016)

核心特性：

• GEO地理空间索引：新增一系列GEO命令，可以存储和查询地理位置信息，支持计算距离、范围内搜索。
• 字符串类型优化：引入了字符串编码优化，对短字符串的内存使用更加高效
• Lua脚本调试功能
• 新增BITFIELD命令，用于对位图进行原子性操作

Redis 4.0(2017)

核心特性：

• Modules 模块系统：允许用户动态加载自定义模块来扩展Redis功能，这是 Redis 走向可扩展性的关键一步。
• PSYNC2：优化了故障转移后的部分重同步机制
• LFU缓存淘汰策略：新增了基于访问频率的淘汰算法，更加智能
• 异步删除：UNLINK、FLUSHALL ASYNC 等命令可以非阻塞地删除大量键，避免服务停顿
• 混合RDB+AOF持久化：结合了 RDB 的快照优势和 AOF 的实时性优势

Redis 5.0(2018)

核心特性：

• Stream数据类型：新增了一个强大的、支持多播的持久化消息队列数据结构，是 Redis 作为消息中间件角色的重要完善。
• Redis Cluster 代理：为集群模式提供了中心化的代理支持
• 新的排序命令 SORT_RO（只读排序）
• RDB文件格式升级：增加了存储效率。
• 弃用了旧版的 redis-benchmark 等命令，推荐使用redis-cli的新参数

Redis 6.0(2020)

核心特性：

• 多线程I/O：首次引入了多线程，用于处理网络I/O和命令解析，但命令本身还是单线程
• ACL访问控制列表：提供了更精细化的权限控制，可以为不同客户端设置不同的用户名、密码、命令权限
• SSL/TLS加密支持：增强了客户端和服务端通信安全性
• 客户端缓存：支持了服务器辅助的客户端缓存功能（Client-side Caching），进一步降低延迟
• RESP3协议：新的Redis序列化协议，为客户端提供了更丰富的数据类型

Redis 7.0(2022)

核心特性：

• Redis Functions：使用Lua编写的函数，可以被持久化并在集群中自动复制，是取代脚本的更优解决方案
• 多部分AOF持久化：将AOF文件拆分为基础文件和一个或者多个增量文件，使得重写更安全、更高效
• Sharded Pub/Sub：为集群模式下的发布/订阅功能提供了分片支持
• ACL规则的细颗粒度化：支持基于键模式的权限管理

Redis 7.2(2023)

核心特性：

• 原生支持向量相似度搜索：通过FT.SEARCH命令和HNSW索引，无需额外模块即可进行向量相似度计算，是迈向 AI 时代的关键特性。
• 对Triggers 和 Functions 的增强
• 新增ZINTER ZUNION ZDIFF命令，用于直接存储复杂集合操作的结果
• 更多的命令支持NX/XX 选项

从演进趋势可以看出，Redis 从一个简单的内存键值存储，逐步发展成为一个功能丰富、高可用、可扩展、安全且面向现代应用（如实时消息、AI向量搜索）的数据平台。
其核心演进方向是：性能、稳定性、分布式能力、安全性和功能扩展性。

完结撒花！🎉

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