韩超的博客 (hanchao5272)：Redis：简介、数据结构、回收策略、

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韩超的博客 (hanchao5272)：Redis：简介、数据结构、回收策略、

作者：[db:作者] 时间：2021-09-05 16:09

简介

Redis 是一个开源（BSD许可）的，内存中的数据结构存储系统，它可以用作数据库、缓存和消息中间件。它支持多种类型的数据结构，如字符串（strings），散列（hashes），列表（lists），集合（sets），有序集合（sorted sets）与范围查询， bitmaps， hyperloglogs 和地理空间（geospatial）索引半径查询。 Redis 内置了复制（replication），LUA脚本（Lua scripting）， LRU驱动事件（LRU eviction），事务（transactions）和不同级别的磁盘持久化（persistence），并通过 Redis哨兵（Sentinel）和自动分区（Cluster）提供高可用性（high availability）。

数据结构

String: 二进制安全的字符串。
- 应用举例：MySql的缓存层、视频播放量累加计数、共享Session、限速。
Lists: 按插入顺序排序的字符串元素的列表。他们基本上就是链表（linked lists）。
- 应用举例：栈(lpush+lpop)、队列(lpush+rpop)、有限集合(lpush+ltrim)、消息队列(lpush+brpop)、。
Sets: 不重复且无序的字符串元素的无序集合。
- 应用举例：标签。
Sorted Sets: 不重复且有序的字符串元素的有序集合。
- 类似Sets,但是每个字符串元素都关联到一个叫score浮动数值（floating number value）。
- 里面的元素总是通过score进行着排序，所以不同的是，它是可以检索的一系列元素。
- 例如你可能会进行范围查询：给我前面10个或者后面10个元素。
- 应用举例：消息重试、排行榜。
Hashes: 由field和关联的value组成的散列表。field和value都是字符串的。这和Ruby、Python的hashes很像。
- 应用举例：对象信息(对象的每个属性对应一个键)。
Bit arrays (或者说 simply bitmaps): 位图。通过以一个比特位来表示key对应的value是0还是1。
- 并不是一种真实的数据结构，而是将String值当做比特来处理。
- 由于字符串是二进制安全的大对象，其最大长度是512MB，因此位图适合设置2^32个比特位。
- 通过特殊的命令，你可以将 String 值当作一系列 bits 处理：
  - 可以设置和清除单独的 bits；
  - 可以数出所有设为 1 的 bits 的数量；
  - 可以找到最前的被设为 1 或 0 的 bit，等等。
- 应用举例：存储用户的在线状态：在线=1，离线=0。
HyperLogLogs: 基数统计。是一种基于概率的数据结构，用于估算一个集合中指定元素的个数。
- HyperLogLog 在 Redis 中每个键占用的内容都是 12K，理论存储近似接近 2^64 个值。
- 优势在于：这个结构可以非常省内存的去统计各种计数。
- 缺点在于：估算的基数并不一定准确，是一个带有 0.81% 标准错误的近似值。
- 应用举例：注册 IP 数、每日访问 IP 数、页面实时UV）、在线用户数等。
Geospatial: 地理位置。将给定的空间元素（纬度、经度、名字）添加到指定的键里面。
- 这些数据将会存储到有序集合中，以方便后续的半径查询等操作。部分可进行的操作有：
  - 通过GEOPOS从键里面返回所有给定位置元素的位置（经度和纬度）。
  - 通过GEODIST返回两个给定位置之间的距离。
  - 通过GEORADIUS以给定的经纬度为中心，返回键包含的位置元素当中，与中心的距离不超过给定最大距离的所有位置元素。
- 应用举例：地图位置。

回收策略

当Redis被当做缓存来使用，当你新增数据时，让它自动地回收旧数据是件很方便的事情。

LRU是Redis唯一支持的回收方法，所谓LRU即：Least Recently Used，最近最少使用算法。

Redis的maxmemory指令用于将可用内存限制成一个固定大小。Redis的maxmemory指令用于将可用内存限制成一个固定大小

maxmemory 100mb

设置maxmemory为0代表没有内存限制。对于64位的系统这是个默认值，对于32位的系统默认内存限制为3GB。

当maxmemory限制达到的时候Redis会使用的行为由 Redis的maxmemory-policy配置指令来进行配置。

以下的策略是可用的:

noeviction：返回错误。
allkeys-lru：对全部键，尝试回收最近最少使用(LRU)的键。
volatile-lru：对在过期集合的键，尝试回收最近最少使用(LRU)的键。
allkeys-random：对全部键，尝试回收随机的键。
volatile-random：对在过期集合的键，尝试回收随机的键。
volatile-ttl：对在过期集合的键，优先回收存活时间(TTL，Time To Live)较短的键。

策略选择举例：

如果你想要通过创建缓存对象时设置TTL值，来决定哪些对象应该被过期，可以选择：volatile-ttl。
如果你是循环访问，所有的键被连续的扫描，或者你希望请求分布正常，可以选择：allkeys-random。
如果你不确定选择什么，可以选择：allkeys-lru。

持久化

Redis 有两种持久化方案，RDB （Redis DataBase）和 AOF （Append Only File）。

RDB

RDB 是 Redis 默认的持久化方案。
在指定的时间间隔内，执行指定次数的写操作，则会将内存中的数据写入到磁盘中，即在指定目录下生成一个dump.rdb文件。
Redis 重启会通过加载dump.rdb文件恢复数据。

RDB配置方式(redis.conf)：

## save 指定时间间隔内 执行指定次数的更新操作
## 如果900秒内有1次更新操作，或者300秒内有10次更新操作，或者60秒内有10000次更新操作，则将内存数据持久化至磁盘。
save 900 1
save 300 10
save 60 10000
## 指定本地数据库文件名
dbfilename dump.rdb
## 指定数据库存放陌路
dir ./
## 默认开启数据压缩
rdbcompression yes

可以手动通过SAVE(阻塞持久化，只管保存快照，其他的等待)和BGSAVE(异步非阻塞持久化)命令，让redis进行持久化操作。
工作方式：
- Redis调用forks，同时拥有父进程和子进程；
- 子进程将数据写入临时RDB文件；
- 当新RDB文件写入完成，替换掉旧RDB文件，删除旧RDB文件。

AOF

采用RDB方式，如果 Redis 因为某些原因而造成故障停机，那么服务器将丢失最近写入、且仍未保存到快照中的那些数据。

从 1.1 版本开始， Redis 增加了一种完全耐久的持久化方式： AOF 。

AOF配置方式(redis.conf)

## 开启AOF
appendonly yes
## 指定本地数据库文件名
appendfilename "appendonly.aof"
## 指定更新日志条件
# appendfsync always
appendfsync everysec
# appendfsync no

从现在开始，每当 Redis 执行一个改变数据集的命令时（比如 SET），这个命令就会被追加到 AOF 文件的末尾。

这样的话，当 Redis 重新启时，程序就可以通过重新执行 AOF 文件中的命令来达到重建数据集的目的。

三种AOF更新方式：

always：每次发生数据变化会立刻写入到磁盘中。性能差、数据完整性高。
everysec：每秒异步记录一次。默认配置。性能好。
no：不同步。

缺点：因为AOF记录的内容多，文件会越来越大，数据恢复也会越来越慢。

针对AOF文件很大的问题，Redis提供了重建rebuild机制，

总结

Redis默认开启RDB持久化方式。
RDB性能较高，但数据一致性和完整性相对差；AOF数据一致性和完整性相对好，但性能较低。
如果Redis只做缓存，可以关闭持久化。
如果Redis做持久化，建议RDB和AOF都开启。

参考

http://www.redis.cn/
https://www.jb51.net/article/136322.htm
https://www.jianshu.com/p/99de0f43f11b
https://www.cnblogs.com/dukuan/p/9132600.html
http://www.redis.cn/topics/lru-cache.html
https://www.cnblogs.com/itdragon/p/7906481.html

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