Redis框架原理

写在前面

• 这里主要记录一下Redis的框架原理；

一、Redis概述

1. 定义

• 是一种基于内存的数据库；
• 对数据的读写操作都是在内存中完成的；

2. 特点

• (1) 高性能：

  • 直接在内存读写，速度非常快；

• (2) 高并发：

  • 采用I/O多路复用机制，可以用一个线程处理多个I/O流；
  • Redis6.0后，采用多个I/O线程处理网络请求；

二、数据类型

• Redis支持的五种常用的value数据类型如下：
  • String：字符串；
  • Hash：哈希；
  • List：列表；
  • Set：集合；
  • Zset：有序集合；

• 参考：
  • https://xiaolincoding.com/redis/data_struct/command.html；

1. String

• 可以存放字符串或者数字（整数或者浮点数）；
• 最大数据长度是512M；

1.1 内部实现

• 使用int和简单动态字符串SDS；

• 有三种编码方式：

  • int：保存可以用long类型表示的整数；
  • embstr：保存小于等于32字节的短字符串；
  • raw：保存大于32字节的长字符串；

• (1) int只需要保存redisObject和整数即可：

• (2) embstr的redisObject和SDS空间是连续分配的：

• (3) raw的redisObject和SDS空间是分别分配的；

1.2 应用场景

• (1) 缓存对象：

  • 直接用value缓存整个对象的JSON；
  • 用key = object.成员变量和value拆分对象内容进行缓存；

• (2) 常规计数；

  • 记录访问次数等；

• (3) 共享Session信息；

  • 让分布式系统中的所有服务器都去Redis中取用户的Session信息；

2. List

• 用于存放字符串数组；
• 列表的最大长度是2^32-1；

2.1 内部实现

• 在Redis3.2前：

  • 元素个数少于512，且每个元素值小于64字节，用压缩列表；
  • 否则，使用双向链表；

• 在Redis3.2之后：

  • 只使用快速列表；

下面介绍两种压缩列表和quicklist的数据结构；

• (1) 压缩列表ziplist

  • 使用连续内存空间保存链表数据；
  • 只适合保存小规模数据；
  • 因为每个节点都记录前一个节点的长度，所以会有连锁更新问题；
    

• (2) 快速列表quicklist

  • 是压缩列表和双向链表的混合体；
  • 总体是双向链表，可以方便扩展元素；
  • 每个链表节点都是一个压缩列表，进而可以节约空间；