Redis，提高服務器性能的一把瑞士軍刀

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影響服務器性能的因素有不少，好比CPU、內存、硬盤等硬件設備條件的限制，也有服務器總體架構、程序員的代碼質量、使用的算法和數據結構優劣等方方面面的因素。

不過我的感受對服務器性能影響最大，應該是數據庫，服務器在面對高併發請求時，性能瓶頸每每出如今數據庫方面，由於數據庫扛不了那麼高的併發數，而使用數據庫集羣每每也意味着較高的硬件和軟件成本，所以，若是在代碼層與數據庫之間再加一層緩存，能夠有效緩解數據庫的壓力，大大提高服務器的性能。

而提到緩存，咱們最早想到的是什麼，是Redis，或許這就是Redis給咱們的第一印象，雖然這樣理解Redis並不徹底正確，由於Redis所能作，並不只僅於此，下面一塊兒探究一下吧。

什麼是Redis

Redis是一名叫Salvatore Sanfilippo的人在2009年使用ANSI C編寫的開源的內存數據結構存儲系統，Redis的做者開發Redis很大一部分緣由，也是由於數據庫沒法知足他的需求。

固然啦，咱們能夠把Redis簡單地理解爲內存數據庫(NoSQL)或者Key-Value鍵值對服務器。

Redis提供了多種數據結構和不一樣編程語言的客戶端API，另外，也提供了持久化、主從複製、事務等多種功能和特性，就像一把瑞士軍刀通常，是服務器開發中的一把利器。

Redis就像這樣一把瑞士軍刀

雖然Redis提供了很是強大的功能，但Redis的代碼卻很是簡單，其最初的版本只有23000行代碼，而最近的某一個版本代碼也只有50000多行而已，所以，感興趣的人能夠研究一下Redis源碼。

Redis的特性

下面列出一些Redis的特性，讓咱們對Redis有個比較全面的瞭解，其實，從這些特性中，也能夠看出Redis的強大。

速度快

Redis的響應速度很是快，之因此這麼快，最大的緣由是Redis對數據的操做都是在內存中進行的，咱們從下面的存儲器層次結構圖即可以看到，內存的讀寫速度比硬盤(不管是固態仍是機械硬盤)都在快不少，所以Redis天然就很是快速。

存儲器層次結構圖 【摘自《深刻理解計算機系統》】

持久化

前面咱們說Redis將數據放在內存中，，但Redis也提供了持久化機制，這樣能夠將用戶存儲到內存中的數據，定時持久化到硬盤等存儲設備中，保證服務器斷電重啓時，數據不會消失，Redis支持RDB和AOF兩種持久化機制，有機會，咱們在之後的文章中講講這兩種機制的區別。

多種數據類型

Redis支持多種類型的數據結構，這也是Redis與Memcached的區別之一，Memcached只支持String類型，而Redis除了String、Hash、List、Set、Sort Set這些基本的數據類型外，還有BitMaps(位圖)、HyperLogLog(超小內存惟一值計數)、GEO(地理信息定位)等高級的數據類型。

支持多種編程語言客戶端

Redis爲大多數編程語言都提供了客戶端API，這些API有些是官方提供的，有些則來自開源社區的貢獻，因此無論你使用什麼語言來開發服務器應用，均可以很方便鏈接Redis。

下面是Redis官網上列出全部編程語言API列表的地址

# redis支持的客戶端列表
https://redis.io/clients
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發佈訂閱

Redis支持訂閱與發佈的功能，所以可使用Redis來實現一個簡單消息隊列，一端做爲發佈者把消息發佈到Redis，而另外一端做爲消費者，處理來自Redis的消息。

Lua腳本

Redis在V2.6u新增了腳本功能，容許客戶端使用Lua語言編寫腳本傳到Redis中執行,這樣作的好處是：減小網絡開銷原子操做和腳本複用，關於Redis中如何使用Lua腳本，有空再說。

事務

Redis支持事務，當咱們須要執行多條命令時，保證多條命令執行原子性，由於在事務中，多條命令的執行，要麼都成功，要麼都失敗，固然，要執行多個命令,使用Lua腳本也許更加方便。

主從複製

Redis支持主從複製功能，即主服務器的數據，能夠同步到多臺從服務器上，因此主從複製實際是爲Redis的高可用和分佈式提供了基礎。

主從複製示例圖

高可用分佈式

Redis也支持高可用和分佈式，實際主從複製只是實際高可用的基礎，但要經過主從複製實現高可用是不太可能的，Redis的高可用是經過Redis Sentinel(哨兵)來實現的，Redis Sentinel是在V2.8增長的功能，而分佈式則須要Redis cluster功能的支持，Redis_cluster是在v3.0以後增長的功能。

單線程

Redis是單線程的，這裏所說的單線程，指其在Redis做爲服務器在接收客戶端網絡請求時採用是單線程，因此在同一時刻，Redis沒法同時處理兩個請求，只有一個請求處理完成再處理下一個請求，不過Redis在實現某個功能時，仍是使用的多線程的，好比將數據持久化到硬件，就是開啓另外一個線程來實現的。

安裝並啓動Redis

Redis的安裝很是簡單，這裏介紹兩種安裝方式，一種是從Redis官網上下載源碼，而後編譯安裝，另一種更加方便，直接從Docker Hub上拉取Redis的docker鏡像。

下面介紹的是在Linux系統上安裝Redis的過程。

使用源碼編譯安裝

# 下載redis源碼安裝包
wget http://download.redis.io/releases/redis-5.0.5.tar.gz

# 解壓縮
tar -zxvf redis-5.0.5.tar.gz

# 進入redis源碼目錄
cd redis-5.0.5

# 編譯 & 安裝
make && make install
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使用Docker鏡像安裝並啓動Redis

Redis提供了docker鏡像，所以咱們能夠很方便拉取並運行Redis鏡像，不過，前提是你的服務器上有安裝docker。

# 從Docker Hub上拉取官方鏡像,redis:latest
docker pull redis

# 從鏡像中啓動一個容器
docker run --name my_redis -p 6379:6379 -d redis
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這裏要說明一點，就是Redis做者並無開發Redis的Windows版本，可能Redis的做者以爲安裝Windows系統的服務器不適合運行Redis，又或者什麼緣由，不過微軟仍是提供了Redis的Windows版本。

# redis的windows版本
https://github.com/microsoftarchive/redis/releases
複製代碼

啓動Redis的幾種方式

不帶參數，使用默認配置啓動服務器

# 使用默認配置啓動
redis-server
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指定命令行參數啓動服務器

# 使用命令參數配置啓動
redis-server --port 6380
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使用配置文件啓動服務器

# 使用配置文件啓動
redis-server ~/redis-5.0.5/redis.conf
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鏈接Redis

在使用前面介紹的幾種方式啓動Redis服務器後，咱們就可使用Redis客戶端鏈接服務器，向服務器寫入或讀取數據，前面咱們說過Redis支持大多數編程語言，所以大你們能夠根據本身的狀況選擇不一樣的API。

使用命令行客戶端鏈接Redis

在安裝好Redis以後，就可使用Redis安裝包中自帶的客戶端redis-cli，這是一個命令行客戶端，其使用示例以下：

# 直接使用，不帶參數，會鏈接本地服務器
redis-cli

# 指定地址和端口號
redis-cli -h 服務器地址 -p 端口號
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使用代碼鏈接Redis服務器

在這裏演示使用golang的開發的redigo/redis包鏈接Redis服務器。

# 獲取go語言的某個redis客戶端庫
go get github.com/gomodule/redigo/redis
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下面是使用redigo/redis庫鏈接Redis的簡單代碼示例：

package main

import (
    "fmt"
    "github.com/gomodule/redigo/redis"
)

var redisCon redis.Conn

func main() {
    var err error
    redisCon ,err = redis.Dial("tcp","localhost:6379")
    
    if err != nil{
    	panic(err)
    }
    
    defer redisCon.Close()
    
    rs,err := redisCon.Do("set","test_key","test_value")
    
    if err != nil{
    	panic(err)
    }
    fmt.Println(rs)
}

複製代碼

上面的代碼可能比較簡單，有機會咱們詳細瞭解如何使用Golang更好地鏈接和操做Redis。

應用場景

下面列出一些Redis的使用場景，咱們也能夠根據本身的須要，靈活使用Redis來達到提高服務器性能的目的。

緩存系統

Redis最常被使用的場景就是用於數據緩存，因爲其基於內存的數據快速讀寫操做，響應速度很是快，能夠用於緩存一些熱點數據或者不怎麼變化的數據，這樣，當用戶請求這些數據時，直接從Redis快速讀取，避免頻繁的數據庫讀寫，提高服務器的數據吞吐量及速度。

排行榜

Redis的sort set數據類型很是適合作排榜行功能，好比【掘金】的【推薦做者榜】其實實現的原理應該就是將計算後的做者排行權重放在Redis的sort set中來實現的，所以Redis在實現這類功能真的是很是方便簡單。

掘金推薦做者榜

實現社區功能

Redis的功能與一些社區功能有着自然的契合性，使用Redis所支持的數據結構，能夠容易存儲社區功能中的如關注數，粉絲數，關注列表，粉絲列表，共同共注等數據，好比關注數與粉絲數能夠用計數器，關注列表和粉絲列表可使用seto類型來存儲。

計數器

Redis內置的incr命令能夠很方便地單線程下進行計數，並且這種操做是原子性，不用擔憂某個時刻有兩個請求對同一個鍵值進行計數，這種計數器功能在某些場景下很是實用，好比掘金的文章，閱讀數、評論數、點贊數可使用Redis的計數功能來實現，想一想，若是這些數據直接寫入數據庫，那麼每次有人點贊、閱讀、評論都須要對數據庫進行操做，估計數據庫會掛掉，而使用Redis計數功能，則能夠快速輕鬆完成這種功能的實現。

消息隊列

Redis支持發佈訂閱功能，所以能夠把Redis看成一個簡單的消息隊列，當咱們有一些業務須要使用消息隊列時，能夠考慮使用Redis來實現，固然，成熟的消息隊列中間件系統有不少，如Kafka，RabbitMQ，RocketMQ，ActiveMQ，而後使用這些可能須要額外的軟硬件成本及學習成本，所以可使用Redis的消息隊功能來替代。

Redis消息隊列示意圖

實時系統

對於一些須要實時處理的數據，也能夠直接寫入Redis中，再由其餘系統進行處理，這其實也是利用了Redis發佈訂閱的功能，來達到數據實時處理的目的，好比一些垃圾郵箱處理系統等。

小結

在這篇文章中，咱們簡單地談了一下Redis是什麼，能夠作什麼，並瞭解其強大的特性和功能，經過演示如何安裝、啓動和鏈接Redis，也讓咱們知道如何使用Redis，固然啦，想要更好地瞭解和使用Redis，還須要更加深刻地學習，下面有機會，咱們繼續這方面的學習。

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