redis學習（一）

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一.redis簡介

Redis是基於記憶體、可持久化的日誌型、key-value高效能儲存系統。關鍵字（Keys）是用來標識資料區塊。值（Values）是關聯於關鍵字的實際值，可以是任何東西。有時候你會儲存字串，有時候是整數，還有時候你會儲存序列化對象（使用JSON、XML等）。在大多數情況下，Redis會把值看做是一個位元組序列，而不會關注它們實質上是什麼。

Redis支援儲存的value類型：string（字串）、hash（散列）、list（鏈表）、set（集合）和zset（有序集合）。這些資料類型都支援push/pop、add/remove及取交集並集和差集等更多操作，而且這些操作都是原子性的。redis支援不同方式的排序。為了保證效率，資料都是緩衝在記憶體中。redis會周期性的把更新的資料寫入磁碟或者把操作寫入追加的記錄檔案，並在此基礎上實現了master-slaver（主從）同步。 

Redis主要用於緩衝、資料持久化、訊息佇列等，資料不是一直儲存在記憶體中，這是不同於memcached的地方。Redis只緩衝所有的Key的資訊，如果記憶體的使用量超過某一閾值，將觸發swap的操作，會將部分key對應的value持久化到磁碟中，同時在記憶體中清除。這種特性使得Redis可以保持超過其機器本身記憶體大小的資料。當 從Redis中讀取資料的時候，如果讀取的key對應的value不在記憶體中，那麼Redis就需要從swap檔案中載入相應資料，然後再返回給請求方，這就存在一個I/O線程池的問題，預設會發生阻塞的情況。所以，Redis使用的最佳方式是全部資料都在記憶體中。

 二.redis支援的資料結構1.字串（Strings)

我們已經看到了一個常見的字串使用案例，即通過關鍵字儲存物件的執行個體。有時候，你會頻繁地用到這類操作：

set users:leto "{name: leto, planet: dune, likes: [spice]}"

Redis還有一些常用的操作。例如， strlen <key>能用來擷取一個關鍵字對應值的長度； getrange <key> <start> <end>將返回指定範圍內的關鍵字對應值； append <key> <value>會將value附加到已存在的關鍵字對應值中（如果該關鍵字並不存在，則會建立一個新的關鍵字-值對）。 2.散列（Hashes）

散列資料結構很像字串資料結構。兩者顯著的區別在於，散列資料結構提供了一個額外的間接層：一個域（Field）。因此，散列資料結構中的set和get是：

hset users:goku powerlevel 9000hget users:goku powerlevel

相關的操作還包括在同一時間設定多個域、同一時間擷取多個域、擷取所有的域和值、列出所有的域或者刪除指定的一個域：

hmset users:goku race saiyan age 737hmget users:goku race powerlevelhgetall users:gokuhkeys users:gokuhdel users:goku age

如你所見，散列資料結構比普通的字串資料結構具有更多的可操作性。我們可以使用一個散列資料結構去獲得更精確的描述，是儲存一個使用者，而不是一個序列化對象。從而得到的好處是能夠提取、更新和刪除具體的資料片段，而不必去擷取或寫入整個值。 3.列表（Lists）

對於一個給定的關鍵字，列表資料結構讓你可以儲存和處理一組值。你可以添加一個值到列表裡、擷取列表的第一個值或最後一個值以及用給定的索引來處理值。列表資料結構維護了值的順序，提供了基於索引的高效操作。為了跟蹤在網站裡註冊的最新使用者，我們可以維護一個newusers的列表：

lpush newusers gokultrim newusers 0 50

（譯註：ltrim命令的具體構成是LTRIM Key start stop。要理解ltrim命令，首先要明白Key所儲存的值是一個列表，理論上列表可以存放任意個值。對於指定的列表，根據所提供的兩個範圍參數start和stop，ltrim命令會將指定範圍外的值都刪除掉，只留下範圍內的值。） 4.集合（Sets）

集合資料結構常常被用來儲存只能唯一存在的值，並提供了許多的基於集合的操作，例如並集。集合資料結構沒有對值進行排序，但是其提供了高效的基於值的操作。使用集合資料結構的典型用例是朋友名單的實現：

sadd friends:leto ghanima paul chani jessicasadd friends:duncan paul jessica alia

不管一個使用者有多少個朋友，我們都能高效地（O(1)時間複雜度）識別出使用者X是不是使用者Y的朋友：

sismember friends:leto jessicasismember friends:leto vladimir

而且，我們可以查看兩個或更多的人是不是有共同的朋友：

sinter friends:leto friends:duncan

甚至可以在一個新的關鍵字裡儲存結果：

sinterstore friends:leto_duncan friends:leto friends:duncan

 5.分類集合（Sorted Sets）分類集合資料結構就類似於集合資料結構，主要區分是標記（score）的概念。

標記提供了排序（sorting）和秩劃分（ranking）的功能。如果我們想要一個秩分類的朋友名單，可以這樣做：

zadd friends:duncan 70 ghanima 95 paul 95 chani 75 jessica 1 vladimir

對於duncan的朋友，要怎樣計算出標記（score）為90或更高的人數？

zcount friends:duncan 90 100

如何擷取chani在名單裡的秩（rank）？

zrevrank friends:duncan chani

（譯註：zrank命令的具體構成是ZRANK Key menber，要知道Key儲存的Sorted Set預設是根據Score對各個menber進行升序的排列，該命令就是用來擷取menber在該排列裡的次序，這就是所謂的秩。）

我們使用了 zrevrank命令而不是 zrank命令，這是因為Redis的預設排序是從低到高，但是在這個例子裡我們的秩劃分是從高到低。對於分類集合資料結構，最常見的應用案例是用來實現熱門排行榜系統。 三.redis應用背景1.效能需求, 隨著讀操作的量的上升需要解決，經曆的過程有: 資料庫讀寫分離(M/S)–>資料庫使用多個Slave–>增加Cache (memcache)–>轉到Redis
2.解決寫的問題： 水平分割，對錶的拆分，將有的使用者放在這個表，有的使用者放在另外一個表；
3.可靠性需求 ：Cache的"雪崩"問題讓人糾結，Cache面臨著快速恢複的挑戰；
4.開發成本需求 ：Cache和DB的一致性維護成本越來越高(先清理DB, 再清理緩衝, 不行啊, 太慢了!) 
5.開發需要跟上不斷湧入的產品需求 ：硬體成本最貴的就是資料庫層面的機器，基本上比前端的機器要貴幾倍，主要是IO密集型，很耗硬體；
6.維護性複雜 ：一致性維護成本越來越高； 
7.BerkeleyDB使用B樹，會一直寫新的，內部不會有檔案重新組織；這樣會導致檔案越來越大；大的時候需要進行檔案歸檔，歸檔的操作要定期做； 
這樣，就需要有一定的down time；

四.redis效能特點

1.豐富的資料支援；

2.主要用來儲存少量資料，支援超過 100K+ 每秒的讀寫頻率；3.Redis支援資料的備份，即master-slave模式的資料備份（主從複製）；4.redis支援原子操作，5.使用分布式redis實現海量資料存放區，保證資料一致性；6.豐富的特性：Redis還支援 publish/subscribe, 通知, key 到期等特性。  

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