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一、简介

Remote DIctionary Server(Redis) 是一个开源 key-value 存储系统，它可以用作跨平台数据库、缓存和消息中间件。
Redis 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的出现，很大程度补偿了memcached这类key/value存储的不足，在部分场合可以对关系数据库起到很好的补充作用。它提供了Java，C/C++，C#，PHP，JavaScript，Perl，Object-C，Python，Ruby，Erlang等客户端，使用很方便。

官网地址：https://redis.io/
中文网地址：http://www.redis.cn/

二、安装

这里介绍linux系统的安装方式。

1、下载、解压、编译

  1. # 下载稳定版本
  2. $ wget http://download.redis.io/releases/redis-6.0.6.tar.gz
  3. # 解压
  4. $ tar xzf redis-6.0.6.tar.gz
  5. # 进入目录
  6. $ cd redis-6.0.6
  7. # 开始编译安装
  8. $ make

2、进入到解压后的 src 目录

  1. # 启动Redis
  2. $ src/redis-server

3、使用

  1. # 内置的客户端与Redis进行交互
  2. $ src/redis-cli
  3. redis> set foo bar
  4. OK
  5. redis> get foo
  6. "bar"

三、特性

1、速度快

正常情况下，Redis执行命令的速度非常快，官方给出的数字是读写性能可以达到10万/秒，当然这也取决于机器的性能，但这里先不讨论机器性能上的差异，只分析一下是什么造就了Redis除此之快的速度，可以大致归纳为以下三点：

  • Redis的所有数据都是存放在内存中的，所以把数据放在内存中是Redis速度快的最主要原因。
  • Redis是用C语言实现的，一般来说C语言实现的程序“距离”操作系统更近，执行速度相对会更快。

  • Redis使用了单线程架构，预防了多线程可能产生的竞争问题。

    2、基于键值对的数据结构服务器

    几乎所有的编程语言都提供了类似字典的功能，例如Java里的map、Python里的dict，类似于这种组织数据的方式叫作基于键值的方式，与很多键值对数据库不同的是，Redis中的值不仅可以是字符串，而且还可以是具体的数据结构，这样不仅能便于在许多应用场景的开发，同时也能够提高开发效率。Redis的全称是REmote Dictionary Server，它主要提供了5种数据结构：字符串、哈希、列表、集合、有序集合。

    3、丰富的功能

    除了多种数据结构，Redis还提供了许多额外的功能：

  • 提供了键过期功能，可以用来实现缓存。

  • 提供了发布订阅功能，可以用来实现消息系统。
  • 支持Lua脚本功能，可以利用Lua创造出新的Redis命令。
  • 提供了简单的事务功能，能在一定程度上保证事务特性。

  • 提供了流水线（Pipeline）功能，这样客户端能将一批命令一次性传到Redis，减少了网络的开销。

    4、简单稳定

    Redis的简单主要表现在三个方面。

  • Redis的源码很少。

  • Redis使用单线程模型，这样不仅使得Redis服务端处理模型变得简单，而且也使得客户端开发变得简单。
  • Redis不需要依赖于操作系统中的类库（例如Memcache需要依赖libevent这样的系统类库），Redis自己实现了事件处理的相关功能。
    Redis虽然很简单，但是不代表它不稳定。维护的上千个Redis为例，没有出现过因为Redis自身bug而宕掉的情况。

    5、客户端语言多

    Redis提供了简单的TCP通信协议，很多编程语言可以很方便地接入到Redis，并且由于Redis受到社区和各大公司的广泛认可，所以支持Redis的客户端语言也非常多，几乎涵盖了主流的编程语言，例如Java、PHP、Python、C、C++、Nodejs等。

    6、持久化

    通常看，将数据放在内存中是不安全的，一旦发生断电或者机器故障，重要的数据可能就会丢失，因此Redis提供了两种持久化方式：RDB和AOF，即可以用两种策略将内存的数据保存到硬盘中（如图所示）这样就保证了数据的可持久性。
    [redis] 介绍与安装 - 图3

    7、主从复制

    Redis提供了复制功能，实现了多个相同数据的Redis副本（如图所示），复制功能是分布式Redis的基础。
    [redis] 介绍与安装 - 图4

    8、高可用和分布式

    Redis从2.8版本正式提供了高可用实现Redis Sentinel，它能够保证Redis节点的故障发现和故障自动转移。Redis从3.0版本正式提供了分布式实现Redis Cluster，它是Redis真正的分布式实现，提供了高可用、读写和容量的扩展性。

    四、应用

    系统添加redis作为缓存层，需要面临的问题：

    1、增加业务复杂度

    同一缓存必须被全部相关方法所覆盖，如订单缓存，只要涉及到订单数据更新的方法都要进行缓存逻辑处理。
    同时，KV存储时，因各方法返回的类型不同，这样就需要多个缓存池，但各方法后台的数据又存在关联，往往导致一个方法需要处理关联的多个缓存，从而形成网状处理逻辑。

    2、存在并发问题

    缓存没有锁机制，B线程进行DB更新，同时A线程请求数据，缓存中存在即返回，但B线程还未更新到缓存，导致缓存与DB不一致；或者A线程B线程都进行DB更新，但写入缓存的顺序发生颠倒，也会导致缓存与DB不一致。

    3、内存消耗

    小数据量可直接全部进内存，但海量数据不可能全部直接进入Redis，机器吃不消。可考虑只缓存DB数据索引，拦截无效请求后，有效请求再去DB查询；

    4、缓存位置

    缓存注解的方法，执行时序上应尽量靠近DB，远离前端，如放dao层。

综上所述，redis的适用在以下场景中：

  • 确认DB为系统性能瓶颈，
  • 数据内容稳定，低频更新，高频查询，如历史订单数据；
  • 热点数据，如新上市商品；