【思维导图】book-Redis深度历险:核心原理与应用实践
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redis架构原理Redis是一个开源的高性能键值对存储数据库,具有丰富的数据结构,能够提供快速的读写操作。
它使用基于内存的数据存储模型,因此非常适合用于缓存、消息传递、计数器等场景。
Redis的架构原理是其高性能和可靠性的基础,下面将对其架构进行详细介绍。
Redis的架构由三个主要组件组成:1. 客户端:与Redis进行通信的程序,可以使用各种编程语言进行开发。
2. Redis服务器:核心组件,负责处理客户端请求并存储数据。
3. 数据存储:Redis使用内存存储数据,通过快速读写提供高性能。
Redis的架构采用了单线程的事件驱动模型,通过异步I/O操作实现非阻塞的网络通信。
这种架构设计使得Redis在处理大量并发请求时能够保持较低的延迟,并具有很好的扩展性。
Redis的数据存储采用键值对的方式进行,其中键是一个字符串,而值则可以是各种类型的数据结构,例如字符串、列表、哈希等。
Redis支持将数据持久化到磁盘中,以防止数据丢失。
Redis的架构原理可以概括为以下几个方面:1. 客户端与Redis服务器交互:客户端通过TCP/IP协议与Redis服务器建立连接,并发送请求操作,例如GET、SET等。
Redis服务器接收到请求后,通过解析请求类型和参数来执行相应的操作。
请求的结果会以响应形式返回给客户端。
2.内存存储:Redis的主要存储方式是将数据存储在内存中,这使得Redis能够提供高速读写操作。
数据存储在内存中的同时,也可以将数据持久化到磁盘中,以防止系统故障导致数据丢失。
Redis提供了两种持久化方式:RDB (快照)和AOF(追加文件)。
3.单线程实现多路复用和事件驱动:Redis的服务器采用单线程模型执行请求操作,这是因为Redis的主要瓶颈在于CPU的使用率,而不是I/O的性能。
通过单线程的方式可以避免多线程间的锁竞争问题,降低了开销。
此外,Redis使用多路复用IO模型,通过事件循环机制,实现对多个客户端的并发处理。
Redis核⼼技术与实战(实战部分)11 | “万⾦油”的String,为什么不好⽤了?String 类型并不是适⽤于所有场合的,它有⼀个明显的短板,就是它保存数据时所消耗的内存空间较多。
⽤什么数据结构可以节省内存? Redis 有⼀种底层数据结构,叫压缩列表(ziplist),这是⼀种⾮常节省内存的结构。
如何⽤集合类型保存单值的键值对? 以图⽚ ID 1101000060 和图⽚存储对象 ID 3302000080 为例,我们可以把图⽚ ID 的前 7 位(1101000)作为 Hash 类型的键,把图⽚ID 的最后 3 位(060)和图⽚存储对象 ID 分别作为 Hash 类型值中的 key 和 value。
12 | 有⼀亿个keys要统计,应该⽤哪种集合?要想选择合适的集合,我们就得了解常⽤的集合统计模式所谓的聚合统计 就是指统计多个集合元素的聚合结果,包括:统计多个集合的共有元素(交集统计);把两个集合相⽐,统计其中⼀个集合独有的元素(差集统计);统计多个集合的所有元素(并集统计)。
排序统计 List 是按照元素进⼊ List 的顺序进⾏排序的,⽽ Sorted Set 可以根据元素的权重来排序⼆值状态统计 bitmap 三百六五天,设置每天的状态0 ,1. setbit userkey1 1 (第⼆天) 1(状体0,1)16 | 异步机制:如何避免单线程模型的阻塞?Redis 的各种关键操作,以及其中的阻塞式操作,我们来总结下刚刚找到的五个阻塞点:集合全量查询和聚合操作;bigkey 删除;清空数据库;AOF ⽇志同步写;从库加载 RDB ⽂件。
17 | 为什么CPU结构也会影响Redis的性能?每调度⼀次,⼀些请求就会受到运⾏时信息、指令和数据重新加载过程的影响,这就会导致某些请求的延迟明显⾼于其他请求我们要避免 Redis 总是在不同 CPU 核上来回调度执⾏。
于是,我们尝试着把 Redis 实例和 CPU 核绑定了,让⼀个 Redis 实例固定运⾏在⼀个 CPU 核上。
Redis的作用和原理Redis是一个开源的内存数据库,它以键值对的形式存储数据,并提供持久化功能。
Redis的主要作用是作为缓存系统,提供快速的读写能力,从而大大提升系统的性能。
此外,Redis还支持多种数据结构,如字符串、哈希表、列表、集合和有序集合,使得其在不同场景下具有广泛的应用。
Redis的原理是通过将数据存储在内存中来实现快速读写。
一般来说,内存的读写速度比硬盘的读写速度要快很多,因此将数据存储在内存中可以大大加快系统的响应速度。
为了保证数据的持久化,Redis提供了两种方式:快照和日志。
快照是将数据库的状态保存在磁盘上,以便在系统重启后可以恢复数据。
快照的原理是通过fork一个子进程来完成,子进程负责将当前数据库的状态写入磁盘。
由于fork操作是将现有进程的副本复制给子进程,因此在快照过程中不会对当前正常运行的进程产生影响。
快照的缺点是如果数据库很大,就需要耗费很长时间来完成,造成系统的停顿。
为了解决快照的缺点,Redis还提供了日志的方式来持久化数据。
日志的原理是通过将每次写操作都记录在日志文件中,以便在系统重启后可以重新执行这些操作来恢复数据。
由于写操作都是追加到日志文件的末尾,因此日志的写入速度非常快。
Redis将日志文件切分成多个小文件,在达到一定大小后会进行合并和压缩,以减小文件的数量和大小。
除了快照和日志,Redis还支持主从复制和哨兵机制来提升系统的可用性。
主从复制是指将一个Redis节点作为主节点,其他的节点作为从节点,主节点负责写操作,从节点负责读操作。
当主节点发生故障时,系统可以自动将一个从节点提升为主节点,确保系统的连续性。
哨兵机制则是用来监控Redis节点的状态,当节点发生故障时,哨兵可以自动将故障节点下线,并将一个从节点提升为主节点。
在Redis的存储结构中,字符串是最基本的数据结构,它可以是普通的字符串,也可以是整数或浮点数。
Redis的字符串是动态字符串,它的长度可以根据需要自动扩展,因此不需要预先分配内存。
redis数据库的使用及原理
Redis是一个开源的、基于内存的键值对存储数据库,它多用于消息队列、缓存、过期时间等多种高效率、低延迟的服务。
它被称为是一个“数据结构服务器”,可以存储键值对、图像、字符串等等。
Redis数据库有多种数据类型,它们可以用于存储、查找、更新和处理键值对。
Redis的主要功能在于提供快速、稳定,储存于RAM中而非硬盘,这使得Redis 在实时性要求很高的场景中,具有天然的优势。
Redis的另一个主要功能就是可以将多个实例部署在不同的服务器上,使用分布式集群的技术把它们组在一起,这样就可以让数据的处理和存储能力有更高的效率。
Redis的工作原理是将数据存储在内存中,使用哈希表来存取待访问数据,每次访问均来自内存中,这样就可以最大限度地加快读取数据的速度。
Redis在实时性方面也具有优势,因为它可以以毫秒级更新数据,而不需要重启数据库。
另外,Redis具有自动快照功能,可以将缓存数据持久存储到磁盘上,这样就可以在系统崩溃时保证数据的完整性。
redis原理Redis(RemoteDictionaryServer缩写)是一种开源的内存数据存储系统,用于实现高速数据存取和存储。
它主要用于在Web应用程序中存储以键值对形式存在的数据,以获得比传统关系型数据库更快的反应速度。
它也可以用来存储其它类型的数据,例如字符串和列表对象。
Redis是一个基于内存的数据存储引擎,它可以让用户在其中存取和操作数据的数据库。
它的有点是,它可以存储和操作大量的键值对,使得在Web应用程序中以高速查询数据变得容易。
Redis是一个混合类型的key-value存储器,支持多种数据类型,包括字符串、散列、列表、集合、有序集合等等。
Redis使用基于内存的数据集,这意味着数据可以在内存中读取和写入,也可以在硬盘中读取和写入(称为持久化)。
Redis的数据存储和管理分为两个阶段:数据同步和数据持久化。
在数据同步阶段,Redis运行一个内存中的数据库,用于在内存中存储和操作数据;在数据持久化阶段中,Redis将数据从内存复制到磁盘上,以确保数据可以在系统崩溃后恢复。
Redis的工作原理有三个部分:1.存存储:Redis使用单个内存来存储所有数据,可以用这种方式大大提升数据的存储速度和读取速度。
2.据持久化:Redis将内存中的数据复制到磁盘,这种方式可以确保数据能够在系统崩溃或停机的情况下恢复。
3.据同步:Redis可以使用多重数据复制技术将数据从一台服务器同步到多台服务器,以确保备用服务器可以提供读取数据的功能。
Redis还支持客户端/服务器模型,允许用户在服务器上运行Redis,然后使用客户端将数据读取到本地机器上,以便在本地实现高性能的数据处理和存储功能。
Redis的使用广泛,它可以用于缓存、消息队列、会话管理以及数据持久化。
此外,Redis还可以将数据发布到多台服务器上,以提升数据访问速度。
总之,Redis是一种高性能的开源内存数据存储系统,它具有高性能、高可用性、高可扩展性和低存储空间使用率等优点,使它成为用于Web应用程序数据存储的理想工具。
redis底层原理Redis底层原理是一个内存数据库,它将数据存储在内存中,以提供快速读写访问。
Redis使用键值对的数据结构,其中键是唯一的,并且与特定的值相关联。
Redis支持各种类型的值,包括字符串、哈希表、列表、集合和有序集合。
Redis的核心原理是使用单线程的事件驱动模型。
Redis通过使用非阻塞I/O和多路复用技术,在单个线程中处理并发客户端请求。
它使用事件循环机制来监听并响应客户端的请求,从而实现高性能和低延迟的操作。
当客户端向Redis发送请求时,请求将被放入一个队列中。
Redis使用循环事件驱动模型依次处理队列中的请求。
它通过套接字与客户端进行通信,并使用轮询等待客户端的输入。
一旦Redis接收到输入,它会处理请求并将结果返回给客户端。
Redis还使用了持久化机制来保护数据。
它提供了两种持久化方式:快照和日志。
快照机制将内存中的数据保存到磁盘上的一个快照文件中,以便在Redis重新启动时可以恢复数据。
日志机制将每个写操作记录到一个追加的日志文件中,并在重启时重新执行这些写操作,以达到数据的持久化。
此外,Redis还使用了一些优化技术来提高性能。
例如,它使用了虚拟内存技术来处理数据集大于内存的情况。
虚拟内存允许Redis将访问频率较低的数据交换到磁盘,从而释放内存以供访问频率较高的数据使用。
总而言之,Redis底层原理是基于内存的单线程事件驱动模型,通过非阻塞I/O和多路复用技术处理并发请求。
它使用持久化机制来保护数据,并使用优化技术来提高性能。