【閱讀筆記】Redis

內存模型

1. 內存劃分

   1. 數據自己
   2. redis進程運行自己須要的內存
   3. 緩衝區
   4. 內存碎片

2. 存儲細節

   1. 數據模型
      

      1. dicEntry：每個鍵值對（Key-Value）都會有一個dicEntry。
      2. Key：redis key，以SDS的格式存儲
      3. redisObject：redis value，以redisObject的格式存儲。

   2. jemalloc

      redis默認的內存分配器。

   3. RedisObject

      redis中的全部數據都是以RedisObject的形式存儲的。

      typedef struct redisObject {
      　　unsigned type:4;
      　　unsigned encoding:4;
      　　unsigned lru:REDIS_LRU_BITS; /* lru time (relative to server.lruclock) */
      　　int refcount;
      　　void *ptr;
      } robj;

   4. SDS

      SDS(Simple Dynamic String)，Redis採用SDS來標識字符串

      struct sdshdr {
          int len;
          int free;
          char buf[];
      };

      buf表示字節數組，用來存儲字符串；len表示buf已使用的長度，free表示buf未使用的長度。下面是兩個例子。

3. 對象類型

   redis支持五種類型的數據。

   1. 字符串

      • redis最基礎的類型，字符串的長度不能超過512MB

   2. 哈希

      • 哈希時redis支持的五種數據類型一直，redis做爲key-value數據庫自己所使用的數據結構

   3. 列表

      • 列表（list）用來存儲多個有序的字符串，每一個字符串稱爲元素；

      • 一個列表能夠存儲2^32-1個元素。

      • Redis中的列表支持兩端插入和彈出，並能夠得到指定位置（或範圍）的元素，能夠充當數組、隊列、棧等。

   4. 集合

      • 集合（set）與列表相似，都是用來保存多個字符串；
      • 集合與列表有兩點不一樣：集合中的元素是無序的，所以不能經過索引來操做元素；集合中的元素不能有重複。
      • 一個集合中最多能夠存儲2^32-1個元素；
      • 除了支持常規的增刪改查，Redis還支持多個集合取交集、並集、差集。

   5. 有序集合

      • 有序集合與集合同樣，元素都不能重複；
      • 但與集合不一樣的是，有序集合中的元素是有順序的。
      • 與列表使用索引下標做爲排序依據不一樣，有序集合爲每一個元素設置一個分數（score）做爲排序依據。

持久化

持久化即備份，這是高可用的策略之一，有了備份，就能夠在Redis故障經過備份進行恢復。redis持久化主要有RDB和AOF。

1. RDB

   RDB（Redis DataBase），基於策略定時將redis內存中的數據保存到硬盤。須要時能夠經過這個備份文件進行恢復。

2. AOF

   AOF（Append Only File），是把每次redis執行的命令記錄到日誌文件中（相似於MySql的Bin log），當Redis啓動時能夠經過執行log中的命令來恢復數據。

主從複製

主從複製，是把一臺redis服務器上數據複製到其餘服務器的機制，其中前者被稱爲主節點（master)。後者被稱爲從節點（slave）。

上面說的持久化是解決單機備份問題（內存到硬盤），主從複製主要解決數據在多機器之間的熱備份，實現負載均衡和故障恢復。

主從複製的主要主要做用：

1. 數據冗餘：數據熱備，多機備份。
2. 故障恢復：當主節點出現問題時，能夠讓從節點提供服務，是一種功能的冗餘。
3. 負載均衡：能夠讓主節點寫，從節點多，能夠把壓力分配到多個從節點，從而實現負載均衡。
4. 高可用基石：主從複製時實現哨兵和集羣的基礎。

哨兵

哨兵，Redis sentinel，在主從複製的基礎上實現故障恢復的自動化。其核心功能是主節點（master）的自動故障轉移。

主要功能：

1. 監控（Monitor）：哨兵不斷檢查主節點和從節點是否正常工做
2. 自動故障轉移（Automatic failover）：主節點不正常時，哨兵啓動自動故障轉移，它會將失效主節點的其中一個從節點升級爲新的主節點，並讓其餘從節點從這個新的主節點複製數據。
3. 配置提供着（Configuration provider）：客戶端能夠經過哨兵來獲取主節點地址。
4. 通知（Notification）：哨兵能夠把故障轉移結果通知給客戶端。

架構：

它由兩部分組成，哨兵節點和數據節點：

1. 哨兵節點：哨兵系統由一個或多個哨兵節點組成，哨兵節點是特殊的redis節點，不存儲數據。

2. 數據節點：主節點和從節點都是數據節點。

集羣

持久化實現了單機的備份，主從解決了多機的熱備份，以及讀的操做的負載均衡，最終經過哨兵實現了主節點的自動故障遷移。

目前還有一個核心問題，主節點只有一個，寫操做只能寫到一個節點，尚未實現負載均衡，存儲能力徹底受限於單機的存儲能力。

集羣就是用來解決寫操做負載均衡的問題。其核心就是數據分片。集羣將數據分散到不一樣的集羣上，解決單機存儲能力受限的問題。

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