redis的初步认识

1. 定义

遵守BSD协议，高性能的key-value数据库

2. 特点

    a. 内存数据库，支持数据的持久化；
    b. 多种数据类型；
    c. 支持数据的备份，master-slave模式的数据备份。

3. 优势

    a. 性能极高（快）；
        i. 纯内存数据库；
        ii. 使用非阻塞的IO多路复用机制；
        iii. 采用单线程的模型， 保证了每个操作的原子性，减少了线程上下文切换；
        iv. 使用hash结构，读取速度快；
        v. 采用事件分离器。
        使用底层模型不同，它们之间底层实现方式以及与客户端之间通信的应用协议不一样，Redis直接自己构建了VM 机制 ，因为一般的系统调用系统函数的话，会浪费一定的时间去移动和请求
    b. 丰富的数据类型；
        i. String ,Hash,List,Set,sorted set ;
    c. 原子
        i. 操作的原子性，而且支持几个操作合并后的原子性执行；
    d. 丰富的特性
        i. 支持publish/subscibe,通知，key过期等特性。
    

4. 连接

    命令： redis-cli -h host -p port -a password
    测试是否成功： ping     返回结果为pong则成功

5. 数据类型：

    字符串：最基本的类型，一个key对应一个value;一个键最大能存储512MB;
            二进制安全的，redis的string可以包含任何数据，例如jpg图片或序列化的对象。
    Hash(哈希)：一个键值对集合；
                hash是一个string类型的field和value的映射表，hash适合存储对象。
    List(列表)：列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。可以在头或者尾部插入。一个列表最多可存储40多亿。
    Set（集合): String类型的无序集合，集合是通过哈希表实现的，故添加、删除、查找的复杂度都是o(1)。不允许重复。 最多可存储40多亿
                sadd 命令 ： sadd key member  key对应的set集合，member 要添加的元素   返回结果： 1 成功 0 已存在 错误 set不存在
                smembers 命令： smembers key 遍历
    Zset(sorted set : 有序集合)： String类型的集合，不允许元素重复。
                                  每个元素都会关联一个double类型的分数，redis是通过此分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。（升序）
                                  元素唯一，分数可以重复。
                zadd 命令： zadd key score member ;如果元素已存在，则更新对应的score ;
                zrangebyscore: zrangebyscore key 0 1000
    

6. 单线程设计的原因：

        i. 因为redis是基于内存操作的，读写数据不涉及i/o操作；
            1) cpu不是限制条件，它的瓶颈最可能是机器内存；
            2) 网络宽带。
                a) redis客户端执行命令包括：发送命令、命令排队、命令执行、返回结果；
                b) 发送命令+返回结果这个过程称为**Round Trip Time**(往返时间) ；
                c) redis的客户端和服务端可能在不同的服务器上，传输速度就和网络宽带有关了，一次请求的时间取决于网速。
                d) 因此，一般都是就近部署。
        ii. 脱离了锁的性能消耗
            1) redis提供了丰富的数据结构，在列表、hash中添加、删除元素，就需要考虑安全的问题，锁的使用导致同步开销变大；
            2) 单线程不存在加锁释放锁等，也不会出现死锁等。
        iii. 采用单线程、多进程的集群
            1) 多服务器集群，使用的是单线程还是多线程？
        iv. cpu消耗的考虑
            1) 采用单线程，避免不必要的上下文切换和竞争，也避免了多线程因为线程的轮流切换导致cpu的消耗；
            2) cpu的闲置、限制的处理方法： 通过多进程，也就是多启动几个redis进程；（因为redis是key-value数据库，数据之间没有约束）

7. 单线程设计的评判：

    a. 优势：
        i. 处理逻辑清晰，不用考虑锁的各种处理，线程的轮流切换导致的性能问题。
    b. 劣势：
        i. 浪费多核服务器的性能。

8. IO多路复用技术：

    a. redis采用网络I/O多路复用技术来保证多连接的时候，系统的高吞吐量；
    b. redis是单进程，所有的操作都是按照顺序线性执行的，但是由于读写操作等待用户输入或输出都是阻塞的，所以I/O操作在一般情况下不能直接返回，
    这就导致了某一文件的I/O阻塞导致整个进程无法对其它客户提供服务。所以采用I/O多路复用；
    c. 与多进程和多线程技术相比，I/O多路复用技术的最大优势是系统开销小，系统不必创建进程/线程，也不必维护这些进程/线程，从而大大减小了系统的开销。
     

备注：

     多线程一般在i/o操作的时候才使用。 磁盘i/o，网络i/o
           因为i/o操作一般是可以分为两个阶段： 等待i/o准备就绪和真正操作i/o资源。  
        在磁盘上数据是分磁道、分簇存储的，而数据往往并不是连续排列在同一磁道上，所以磁头在读取数据时往往需要在磁道之间反复移动，因此这里就有一个寻道耗时！另外，盘面旋转将请求数据所在扇区移至读写头下方也是需要时间，这里还存在一个旋转耗时！"
    "那么，在这一时间段（即"I/O等待"）内，线程是在“阻塞”着等待磁盘，此时操作系统可以将那个空闲的CPU核心用于服务其他线程。因此在I/O操作的情况下，使用多线程，效率会更高
           IO多路复用技术：
                 内核在发现某一个进程指定的一个或者多个IO条件准备读取，就会通知该进程，IO多路复用适合如下场景：
                1） 当一个客户端在某一时刻同时处理多个套接口时，可能但很少出现；
           2） 当客户端处理多个描述字时（一般指的是交互式输入和网络套接口），必须使用I/O复用    
           3） 如果一个tcp服务器在处理监听套接口的时候，又要处理已连接的套接口，正常情况下也需要用到I/O复用
           4）如果一个服务器在处理Tcp的时候.又要处理UDP,正常情况下也需要使用I/O复用
                5） 如果一个服务器要处理多个服务或多个协议，正常情况下也需要使用I/O复用。