Redis概览

Redis是一款内存高速缓存数据库。Redis全称为：Remote Dictionary Server（远程数据服务. ，Redis是一种支持key-value等多种数据结构的存储系统。可用于缓存，事件发布或订阅，高速队列等场景。支持网络，提供字符串，哈希，列表，队列，集合结构直接存取，基于内存，可持久化。

单线程的redis为什么这么快

1. 纯内存操作
2. 单线程操作，避免了频繁的上下文切换
3. 采用了非阻塞I/O多路复用机制

基础数据类型

Redis所有的key（键. 都是字符串。我们在谈基础数据结构时，讨论的是存储值的数据类型，主要包括常见的5种数据类型，分别是：String、List、Set、Zset、Hash

持久化

为了防止数据丢失以及服务重启时能够恢复数据，Redis支持数据的持久化，主要分为两种方式，分别是RDB和AOF; 当然实际场景下还会使用这两种的混合模式

RDB 持久化

RDB 就是 Redis DataBase 的缩写，中文名为快照/内存快照，RDB持久化是把当前进程数据生成快照保存到磁盘上的过程，由于是某一时刻的快照，那么快照中的值要早于或者等于内存中的值。

触发方式

手动触发

• save命令：阻塞当前Redis服务器，直到RDB过程完成为止，对于内存 比较大的实例会造成长时间阻塞，线上环境不建议使用
• bgsave命令：Redis进程执行fork操作创建子进程，RDB持久化过程由子进程负责，完成后自动结束。阻塞只发生在fork阶段，一般时间很短

bgsave命令具体流程如下：

• redis客户端执行bgsave命令或者自动触发bgsave命令；
• 主进程判断当前是否已经存在正在执行的子进程，如果存在，那么主进程直接返回；
• 如果不存在正在执行的子进程，那么就fork一个新的子进程进行持久化数据，fork过程是阻塞的，fork操作完成后主进程即可执行其他操作；
• 子进程先将数据写入到临时的rdb文件中，待快照数据写入完成后再原子替换旧的rdb文件；
• 同时发送信号给主进程，通知主进程rdb持久化完成，主进程更新相关的统计信息（info Persitence下的rdb_*相关选项. 。

自动触发

在以下4种情况时会自动触发

• redis.conf中配置save m n，即在m秒内有n次修改时，自动触发bgsave生成rdb文件；
• 主从复制时，从节点要从主节点进行全量复制时也会触发bgsave操作，生成当时的快照发送到从节点；
• 执行debug reload命令重新加载redis时也会触发bgsave操作；
• 默认情况下执行shutdown命令时，如果没有开启aof持久化，那么也会触发bgsave操作；

RDB优缺点

优点

• RDB文件是某个时间节点的快照，默认使用LZF算法进行压缩，压缩后的文件体积远远小于内存大小，适用于备份、全量复制等场景；
• Redis加载RDB文件恢复数据要远远快于AOF方式；

缺点

• RDB方式实时性不够，无法做到秒级的持久化；
• 每次调用bgsave都需要fork子进程，fork子进程属于重量级操作，频繁执行成本较高；
• RDB文件是二进制的，没有可读性，AOF文件在了解其结构的情况下可以手动修改或者补全；
• 版本兼容RDB文件问题；

AOF 持久化

Redis是“写后”日志，Redis先执行命令，把数据写入内存，然后才记录日志。日志里记录的是Redis收到的每一条命令，这些命令是以文本形式保存。PS: 大多数的数据库采用的是写前日志（WAL. ，例如MySQL，通过写前日志和两阶段提交，实现数据和逻辑的一致性。

RDB和AOF混合方式（4.0版本)

Redis 4.0 中提出了一个混合使用 AOF 日志和内存快照的方法。简单来说，内存快照以一定的频率执行，在两次快照之间，使用 AOF 日志记录这期间的所有命令操作。

从持久化中恢复数据

流程如下：

• redis重启时判断是否开启aof，如果开启了aof，那么就优先加载aof文件；
• 如果aof存在，那么就去加载aof文件，加载成功的话redis重启成功，如果aof文件加载失败，那么会打印日志表示启动失败，此时可以去修复aof文件后重新启动；
• 若aof文件不存在，那么redis就会转而去加载rdb文件，如果rdb文件不存在，redis直接启动成功；
• 如果rdb文件存在就会去加载rdb文件恢复数据，如加载失败则打印日志提示启动失败，如加载成功，那么redis重启成功，且使用rdb文件恢复数据；

那么为什么会优先加载AOF呢？因为AOF保存的数据更完整，通过上面的分析我们知道AOF基本上最多损失1s的数据。

Redis事务

Redis 事务的本质是一组命令的集合。事务支持一次执行多个命令，一个事务中所有命令都会被序列化。在事务执行过程，会按照顺序串行化执行队列中的命令，其他客户端提交的命令请求不会插入到事务执行命令序列中。

总结说：redis事务就是一次性、顺序性、排他性的执行一个队列中的一系列命令。

高可用：主从复制

我们知道要避免单点故障，即保证高可用，便需要冗余（副本. 方式提供集群服务。而Redis 提供了主从库模式，以保证数据副本的一致，主从库之间采用的是读写分离的方式。

主从复制，是指将一台Redis服务器的数据，复制到其他的Redis服务器。前者称为主节点(master)，后者称为从节点(slave)；数据的复制是单向的，只能由主节点到从节点。

• 读操作：主库、从库都可以接收；
• 写操作：首先到主库执行，然后，主库将写操作同步给从库。

主从复制的作用主要包括：

• 数据冗余：主从复制实现了数据的热备份，是持久化之外的一种数据冗余方式。
• 故障恢复：当主节点出现问题时，可以由从节点提供服务，实现快速的故障恢复；实际上是一种服务的冗余。
• 负载均衡：在主从复制的基础上，配合读写分离，可以由主节点提供写服务，由从节点提供读服务（即写Redis数据时应用连接主节点，读Redis数据时应用连接从节点. ，分担服务器负载；尤其是在写少读多的场景下，通过多个从节点分担读负载，可以大大提高Redis服务器的并发量。
• 高可用基石：除了上述作用以外，主从复制还是哨兵和集群能够实施的基础，因此说主从复制是Redis高可用的基础。

主从复制原理

全量复制

当我们启动多个 Redis 实例的时候，它们相互之间就可以通过 replicaof（Redis 5.0 之前使用 slaveof. 命令形成主库和从库的关系，之后会按照三个阶段完成数据的第一次同步。

增量复制

高可用：哨兵机制（Redis Sentinel）

如果主节点出现故障该怎么办呢？ 在 Redis 主从集群中，哨兵机制是实现主从库自动切换的关键机制，它有效地解决了主从复制模式下故障转移的问题。

主要功能：

• 监控（Monitoring）：哨兵会不断地检查主节点和从节点是否运作正常。
• 自动故障转移（Automatic failover）：当主节点不能正常工作时，哨兵会开始自动故障转移操作，它会将失效主节点的其中一个从节点升级为新的主节点，并让其他从节点改为复制新的主节点。
• 配置提供者（Configuration provider）：客户端在初始化时，通过连接哨兵来获得当前Redis服务的主节点地址。
• 通知（Notification）：哨兵可以将故障转移的结果发送给客户端。

高可拓展：分片技术（Redis Cluster)

主从复制和哨兵机制保障了高可用，就读写分离而言虽然slave节点扩展了主从的读并发能力，但是写能力和存储能力是无法进行扩展，就只能是master节点能够承载的上限。如果面对海量数据那么必然需要构建master（主节点分片)之间的集群，同时必然需要牺牲高可用（主从复制和哨兵机制）能力，即每个master分片节点还需要有slave节点，这是分布式系统中典型的纵向扩展（集群的分片技术）的体现；所以在Redis 3.0版本中对应的设计就是Redis Cluster。

方案

• 事前：Redis 高可用，主从+哨兵，Redis cluster，避免全盘崩溃。
• 事中：本地 ehcache 缓存 + Hystrix 限流+降级，避免MySQL被打死。
• 事后：Redis 持久化 RDB+AOF，一旦重启，自动从磁盘上加载数据，快速恢复缓存数据。

最新

主从复制的流程：

1.建立链接；2.rdb全量复制；

2.网络长链接复制。

主-从-从的级联主从复制模式:减少主库的bgsave压力，减少网络传输的压力

断网重连：repl_backlog_size环形缓冲区，存在覆盖情况。

主库还可以根据slave_repl_offset判断是全量复制，还是增量复制

参考文章

1. 持久化
2. 高可用：主从复制
3. 缓存问题
4. 3种常用的缓存读写策略
5. 缓存那些事