Redis

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Redis数据类型

数据库的key（键）总是一个字符串对象（String Object）

String(字符串对象)

创建缓存
>SET msg “msg 是key ，这里是值"
执行结果：OK

获取缓存值
>GET msg
执行结果： “msg 是key ，这里是值"

缓存值追加内容
>APPEND msg “。这里是追加的值！”
执行结果：（integer）字符串字节长度

获取缓存值
>GET msg
执行结果： “msg 是key ，这里是值。这里是追加的值！"

List(列表对象）

创建缓存
RPUSH fruits “fruits是key,这是列表第一个值” “第二个值” “第三个值”
返回值：(integer) 3。 其中3表示数组长度

删除数组头元素，并返回被删除元素值
RPOP fruits
返回值：“fruits是key,这是列表第一个值”

删除数组指定位置的元素
LREM fruits 2
返回值：“第三个值”

返回指定索引位置的值
LINDEX fruits 1
返回值：“第二个值”

数据插入到指定位置
LINSERT fruits 1 “指定元素1的值！”
返回值：(integer) 3。 其中3表示数组长度

Hash(哈希对象)

设置值
HSET test name “张三”
返回值：(integer) 1。

获取指定键的值
HGET test name
返回值：“张三”

判断键值对是否存在
HEXISTS test name
返回值：true

删除指定键和对应的键值
HDEL test name
返回值：

返回整个字典值
HGETALL test
返回值：

Set(集合对象)

设置值
SADD numberSet 1 2 3
返回值：3

删除指定元素
SREM numberSet 1 2 3
返回值：

Sorted Set(有序集合对象)

设置值
ZADD numberSet 1 2 3
返回值：3

Redis发布订阅

Redis的发布与订阅功能由PUBLISH(发布消息)、SUBSCRIBE(订阅消息)、PSUBSCRIBE(批订阅消息)等命令组成。

订阅主题之后，如果有客户端向主题发布消息，那么所有的订阅者都可以收到对应的消息。

一次订阅一个频道

SUBSCRIBE “news.it” //订阅频道 news.it
PUBLISH “news.it” “send订阅消息” //想频道news.it发送消息
UNSUBSCRIBE “news.it” //退订频道 news.it

一次订阅多个频道(批订阅)

PSUBSCRIBE “news.[ie]t” //订阅频道 news.it 和 news.et 。规则类似正则表达式
PUNSUBSCRIBE “news.[ie]t” //退订频道 news.it 和 news.et 。规则类似正则表达式

Redis事物

Redis通过MULTI、EXEC、WATCH等命令来实现事务功能。事物是将多个命令打包后一次性按顺序执行，在执行期间服务器不处理其他命令。

MULTI //开启事物，只是告诉服务器需要将下列命令一起打包
SET “name" “执行第一步”
GET “name”
SET “author” “执行第三步”
EXEC //执行事物，在这里完成命令打包，并执行打包的命令

WATCH命令，是乐观锁在EXEC命令执行之前，监视任务数量的数据库键，并在EXEC执行时，判断被监视的键是否至少有一次已经被修改过，如果被修改过则拒绝执行事务，并向客户端返回代表事务执行失败的空回复。

WATCH “author” //监视键author是否在执行事务之前被修改过
MULTI //开始事物，只是告诉服务器需要将下列命令一起打包
SET “name” “执行第一步”
GET “name”
SET “author” “执行第三步”
EXEC //执行事物，在这里完成命令打包，并按顺序执行打包的命令

过期处理

过期设置

EXPIRE 命令键key将在ts秒之后过期
PEXPIRE 命令key将在ts秒之后过期
EXPIREAT 命令键key将在指定时间ts过期，ts为时间戳
PEXPIREAT 命令键key将在指定时间ts过期，ts为时间戳

取消过期时间设置

PERSIST 命令键key的过期时间设置取消

计算并返回剩余时间

TTL 计算key 的过期时间和当前时间的间隔时间。返回时间为秒
PTTL 计算key 的过期时间和当前时间的间隔时间。返回时间为毫秒

判断是否过期

is_expired 判断key是否过期，过期返回true，否则为false。

过期键删除策略

定时删除

设置过期时间的同时，创建一个定时器，让定时器在建的过期时间到达之后，立即删除键。
好处：能够及时删除键，并释放空间
坏处：定时器会占用CPU资源，影响服务的响应时间和吞吐量。

惰性删除

不管键是否过期，在每次获取键的时候，在获得键之后，检查键是否过期，如果过期则删除键，否则返回该键。
好处：对CPU友好，不会占用太多的CPU资源。
坏处：占用不必要的内存空间。特别是当键过期之后，不会被访问到。

定期删除

每个一段时间检查数据库中有多少键是过期的，并删除这些过期的键。
好处：结合了定时删除和惰性删除的优点，有效减少过期键带来的内存让费，定时执行可以限制删除操作执行时间和频率来减少操作对CPU的影响。
难点：确定删除执行的时长和频率

如果删除操作执行得频繁，或者执行的时间太长，定期删除策略就会退化为定时删除策略，以至于将CPU时间过多地消耗在删除操作上。

如果删除操作太少，或者执行时间太短，定期删除策略又会退化成惰性删除策略，让费内存空间。

Redis定期删除策略

每次执行时间，会从一定数量的数据库中取出一定数量的随机键进行检查，并删除其中过期的键。

其中一定数量的数据库：执行策略是循环数据库
一定数量的随机键：按照上次进度继续下一轮。

Redis客服端

Redis服务器使用单线程进程的方式来处理请求命令，通过采用I/O多路复用技术提高与客户端的网络通信能力。

Redis会对每一个处于连接状态的客户端，创建以下相关信息，已达到多客户端时候能够准确完成请求。

1. 客户端的套接字描述符：伪客户端(AOF、Lua脚本)，普通客户端需要使用套接字通信的客户端。
2. 客户端的名字： 一般为空
3. 客户端的标志值(flag): 记录客户端角色、以及客户端所处状态。
4. 执行客户端正在使用数据库的指针，以及该数据库的号码。
5. 客户端当前要执行的命令、命令的参数、命令参数的个数，以及执行命令实现函数的指针。
6. 客户端的输入缓存区和输出缓冲区。 动态调整大小，不能超多最大值1GB。
7. 客户端的复制状态信息，以及进行复制所需要的数据结构
8. 客户端执行BRPOP、BLPOP等列表阻塞命令时使用的数据结构。
9. 客户端的事物状态、以及执行WATCH命令时用到的数据结构。
10. 客户端执行发布与订阅功能时用到的数据结构。
11. 客户端的身份验证标志。0：未认证，1：已认证
12. 客户端的创建时间，客户端和服务器最后一次通信时间，以及客户端的输出缓冲区大小超出软性限制的时间。

主从复制

同步复制

客户端向从服务器发送SLAVEEOF命令，要求从服务器复制主服务器的数据，并实现主从数据同步。

旧版本

1. 从服务器向主服务器发送SYNC命令。
2. 主服务器收到SYNC命令，开始执行BGSAVE命令，在后台生成一个RDB文件，且使用一个缓冲区记录从现在开始执行的所有命令。
3. 当主服务器BGSAVE命令执行完毕时，主服务器将生成的RDB文件发送给从服务器，从服务器接收并载入RDB文件，使数据库状态更新值主服务器BGSAVE命令时的数据状态。
4. 主服务器将记录在缓冲区里面所有写命令发送给从服务器，从服务器执行这些命令，使其达到数据一致。
5. 当主服务器完成上述两个不步骤之后，会将更改数据的命令发送给从服务器使其后面数据一致。

新版本

通过PSYNC命令实现：完整同步功能（和SYNC命令执行一致）和部分同步（主服务器只发送断开连接之后执行的命令给从服务器）

部分同步功能实现

1. 主服务器的复制偏移量和从服务器的复制偏移量。通过对比两者的偏移量来决定同步数据的多少。偏移量的数据来源于复制积压缓冲区。
2. 主服务器进行命令传播时，不仅将写命令发送所有从服务器，还会将写命令入队到复制积压缓冲区。当同步的时候发现偏移量不存在缓冲区中则进行全部复制，否则只复制偏移的数据。
3. 服务器ID，每个服务器都会存在一个。在同步的时候会发送上次主服务器ID给现在连接上的主服务器，当主服务器发现ID不等于自己ID时，进行全部复制。否则查看偏移量是否在复制积压缓冲区来决定复制策略。