初识Redis - 技术栈

这时我们会产生疑问，内存中存储数据，直接定义一个变量不就行了吗？所以这里我们要明确，Redis是在分布式系统中，才能发挥它的能力的。如果知识单机程序，直接通过变量存储数据的方式是比使用Redis更优的选择。如果是多台主机进行通信，Redis就是基于网络，可以把自己内存中的变量给别的主机的进程使用。

分布式系统

单机架构

单机架构就是只有一台服务器，这个服务器负责所有的工作。

对于简单的业务来说，单机架构确实也能满足需求，但是随着业务进一步增长，用户量和数据量都进一步增加，这时一台主机往往难以应付，由于一台主机的硬件资源是有上限的，所以就需要引入更多的主机，即引入更多的硬件资源。

分布式

系统中的多个模块被部署于不同服务器之上，即可以将该系统称为分布式系统。如Web服务器与数据库分别⼯作在不同的服务器上，或者多台Web服务器被分别部署在不同服务器上。

常见的分布式架构有应用数据分离架构、应用服务集群架构、读写分离/主从分离架构、冷热分离架构、业务拆分架构（微服务）。

Redis特性

内存中存储数据

向MySQL主要通过"表"的方式存储组织数据，这种数据库称为"关系型数据库"；而Redis主要通过"键值对"的方式存储组织数据，称为"非关系型数据库"。

Redis中的键值对，key都是string，value则可以是string，hashes，lists，sets，sorted sets，streams......的任意一种。

可编程性

针对Redis的操作，可以直接通过简单的交互式命令进行操作，也可以通过一些脚本的方式，批量执行一些操作。

可扩展性

可以在Redis原有的功能基础上再进行扩展，Redis提供一一组API，通过C，C++和Rust这几种语言编写Redis扩展（本质上就是动态链接库）。

持久性

Redis会将数据备份一份到硬盘上，避免因为存储在内存上的数据，因为进程退出/系统重启而丢失。当Redis重启时，就会在重启时加载硬盘中备份的数据到内存上，使Redis的内存恢复到重启前的状态。

集群

一个Redis能存储的数据是有限的（内存空间有限），引入多个主机，部署多个Redis节点，每个Redis存储数据的一部分。

高可用性

Redis自身是支持"主从"结构的，从节点就是主节点的备份。如果主节点挂了，从节点就能变成主节点，代替它进行工作。

速度快

Redis数据存储在内存中，比访问硬盘的数据库，速度快得多。

Redis核心功能都是比较简单的逻辑--=-------都是比较简单的操作内存的数据结构。

从网络角度，Redis使用了I/O多路复用技术（epoll）。

Redis使用的是单线程模型。Redis的核心任务是操作内存的数据结构，所以不会过多的占用CPU，所以如果引入多线程不仅不会提高效率，还会增加线程之间的竞争开销。

这里说的单线程，是指只使用一个线程，处理所有的命令请求，不是说一个redis服务器进程内部只有一个线程。只是其他的线程是在处理网络IO。

这种模型，保证了服务器收到的着多个请求是串行执行的，不会存在线程安全问题。

Redis客户端

Redis采用客户端-服务端架构，通过TCP协议通信，默认端口号为6379。

客户端的形态

1.自带的命令行客户端

复制代码

#启动
redis-cli

#关闭
ctrl+d

2.图形化界面的客户端

3.基于redis的api自行开发客户端 $工作中的最主要形态$ （类似于MySQL的C语言API和JDBC）

通用命令

上面说到Redis是按照键值对的方式存储数据的。所以下面引出两个最核心的命令set和get。

Redis中的命令不区分大小写。

set

将key和value存储进去。

复制代码

set key value

上面的key和value都必须是字符串，但是不需要添加""或者''

get

根据key获取value的值，如果key不存在，则返回nil和C++中的NULL是差不多的意思。

复制代码

get key

keys

用来查询当前服务器上匹配的key。通过一些特殊符号（通配符）来描述key的模样，匹配上述模样的key就能被查询出来。

复制代码

keys pattern

返回所有满足样式（pattern）的key。支持如下通配样式：
h?llo：    ？表示匹配一个任意字符，如hallo、hbllo......
h*llo:     *表示匹配任意个（包括0个）任意字符，如hllo、hello、heeello......
h[ae]llo:  []里面的字符表示满足条件的字符，如hallo、hello
h[^ae]llo:  ^表示除了^后面的字符其他的都匹配，只有hallo和hello不匹配
h[a-e]llo:  表示匹配的字符范围，如hallo、hbllo......hello

keys命令的时间复杂度O(N)，所以在工作中的生产环境（线上环境）上，一般都会禁止使用keys *

keys *：表示查询redis中的所有的key！！！

原因：生产环境上的key可能会非常多！！！而redis是一个单线程的服务器，执行keys *的时间非常长，就使redis服务器被阻塞了，无法给其他客户端提供服务！！！

exists

判断一个或多个key是否存在。

复制代码

exists key [key ...]

时间复杂度**O(1)。**返回key存在的个数。

那么exists hello和exists hallo两条命令合并成一条exists hallo hello有什么区别吗？

redis是一个客户端-服务器结构的程序，客户端和服务器之间通过网络来进行通信！每次输入的命令都会由redis客户端包装成请求，发送给服务器，再由服务器返回响应。所以对于拆开来的写法就会产生更多轮次的网络通信，就会降低效率，提高成本。

del

删除一个或多个key。

复制代码

del key [key ...]

时间复杂度**O(1)。**返回删除掉的key的个数。

expire

给指定的key设置过期时间（秒）。key存活时间超出这个指定的值，就会被自动删除。

复制代码

expire key seconds

时间复杂度O(1)。返回1表示设置成功，0表示设置失败。

pexpire命令设置的时间单位是毫秒。

过期策略

redis是通过什么方式知道哪些key已经过期要被删除，哪些key还没过期。

如果key的数量很多，如果直接遍历所有的key，显示是行不通的，效率低下。

Redis的整体策略：

**1.定期删除：**隔一段时间，抽取一部分key，进行验证过期时间。保证这个抽查的过程足够高效。

**2.惰性删除：**当一个key已经到过期时间了，但是暂时还不删它key还存在。紧跟着后面又有一次访问，正好用到这个key，于是这次访问就会让redis服务器触发删除key的操作，同时返回一个nil。

上述两种策略的结合，还是有可能会有很多的key被残留，没有及时删除。所以Redis还提供了一系列的内存淘汰策略。

ttl

查看指定key的过期时间还剩多少。

复制代码

ttl key

时间复杂度O(1)。返回剩余过期的时间，-1表示没有关联过期时间，-2表示key不存在。

type

返回key对应的value的数据类型。（none、string、list、set、zset、hash、stream......）

复制代码

type key

时间复杂度O(1)。