Redis缓存机制

超、凢脫俗 2023-10-09 12:17 108阅读 0赞

[Redis缓存机制][Redis]

## Redis介绍 ##

Redis是一款内存高速缓存数据库；

数据模型为：key - value，非关系型数据库使用的存储数据的格式；

可持久化：将内存数据在写入之后按照一定格式存储在磁盘文件中，宕机、断电后可以重启redis时读取磁盘中文件恢复缓存数据；

分布式：当前任务被多个节点切分处理，叫做分布式处理一个任务。单个服务器内存，磁盘空间有限，无法处理海量的缓存数据，必须支持分布式的结构；

nosql：not only structured query language 不仅仅结构化查询语言

**结构化数据**:有规律的一类数据;例如:人的信息,动物信息,考试信息

**　　非结构化数据**:海量的不具备任何共同特性的数据集合;例如:网页,日志;图片

**关系型数据库**:体现不同类结构化数据之间的关系的数据,例如ORACLE mysql

**　　非关系型数据库**:存储的是非结构化的海量数据;无法体现数据的关系;例如 mongoDB redis

## Redis缓存 ##

### 数据库缓存： ###

sql语句时key值，查询结果resultSet是value，当同一个查询语句访问时（select \* from t\_product），只要曾经查询过，调用缓存直接返回resultSet，节省了数据库读取磁盘数据的时间。

### 持久层缓存： ###

减少了连接数据库的时间；减少了resultSet封装成对象的过程。

### 业务层和控制层的缓存： ###

减少调用层次。

描述缓存在业务层的逻辑：

查询商品信息

**判断当前查询在缓存是否有数据**

**　　如果有数据，直接返回，当前请求结束；**

**　　如果没有数据，查询持久层数据库数据，获取数据存储再缓存一份，供后续访问使用；**

### 缓存雪崩/缓存击穿 ###

海量请求访问服务器,服务器的性能由缓存支撑,一旦一定范围的缓存数据未命中,请求的数据访问涌入数据库;承受不了压力造成宕机--重启--海量请求并未消失--宕机--重启,系统长时间不可用;这种情况就是缓存的雪崩。

## Redis五种数据结构和内部编码 ##

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Redis支持五种数据类型：string（字符串），hash（哈希），list（列表），set（集合）及zset(sorted set：有序集合)

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### String（字符串） ###

string 是 redis 最基本的类型，你可以理解成与 Memcached 一模一样的类型，一个 key 对应一个 value。

string 类型是二进制安全的。意思是 redis 的 string 可以包含任何数据。比如jpg图片或者序列化的对象。

string 类型是 Redis 最基本的数据类型，string 类型的值最大能存储 512MB。

实例：

127.0.0.1:6379> keys *
    (empty list or set)
    127.0.0.1:6379> set name hanlaoshi
    OK
    127.0.0.1:6379> set location beijing
    OK
    127.0.0.1:6379> keys *
    1) "location"
    2) "name"

### Hash（哈希） ###

Redis hash 是一个键值(key=>value)对集合。

Redis hash 是一个 string 类型的 field 和 value 的映射表，hash 特别适合用于存储对象。

实例：

redis> HMSET myhash field1 "Hello" field2 "World"
    "OK"
    redis> HGET myhash field1
    "Hello"
    redis> HGET myhash field2
    "World"

### List（列表） ###

Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）。

127.0.0.1:6379> lpush mylist01 100 200 300
    (integer) 3
    
    127.0.0.1:6379> lrange mylist01 0 1
    1) "300"
    2) "200"

### Set（集合） ###

Redis的Set是string类型的无序集合。

集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是O(1)。

### sadd 命令 ###

添加一个 string 元素到 key 对应的 set 集合中，成功返回1，如果元素已经在集合中返回 0，如果 key 对应的 set 不存在则返回错误。

实例：

redis 127.0.0.1:6379> sadd runoob redis
    (integer) 1
    redis 127.0.0.1:6379> sadd runoob mongodb
    (integer) 1
    redis 127.0.0.1:6379> sadd runoob rabitmq
    (integer) 1
    redis 127.0.0.1:6379> sadd runoob rabitmq
    (integer) 0
    redis 127.0.0.1:6379> smembers runoob
    1) "redis"
    2) "rabitmq"
    3) "mongodb"

**注意：**以上实例中 rabitmq 添加了两次，但根据集合内元素的唯一性，第二次插入的元素将被忽略。

集合中最大的成员数为 232 - 1(4294967295, 每个集合可存储40多亿个成员)。

### zset(sorted set：有序集合) ###

Redis zset 和 set 一样也是string类型元素的集合,且不允许重复的成员。

不同的是每个元素都会关联一个double类型的分数。redis正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。

zset的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。

zadd 命令

添加元素到集合，元素在集合中存在则更新对应score

**实例：**

redis 127.0.0.1:6379> zadd runoob 0 redis
    (integer) 1
    redis 127.0.0.1:6379> zadd runoob 0 mongodb
    (integer) 1
    redis 127.0.0.1:6379> zadd runoob 0 rabitmq
    (integer) 1
    redis 127.0.0.1:6379> zadd runoob 0 rabitmq
    (integer) 0
    redis 127.0.0.1:6379> > ZRANGEBYSCORE runoob 0 1000
    1) "mongodb"
    2) "rabitmq"
    3) "redis"

### 内部编码 ###

实际上每种数据结构都有自己底层的内部编码实现，而且是多种实现，这样Redis会在合适的场景选择合适的内部编码。

可以看到**每种数据结构都有两种以上的内部编码实现**，例如string数据结构就包含了raw、int和embstr三种内部编码。

同时，**有些内部编码可以作为多种外部数据结构的内部实现**，例如ziplist就是hash、list和zset共有的内部编码。

我们可以通过object encoding命令查询内部编码：

127.0.0.1:6379> set set:1 hello
    OK
    127.0.0.1:6379> object encoding set:1
    "embstr"
    127.0.0.1:6379> hset user:1 name kebi
    (integer) 1
    127.0.0.1:6379> object encoding user:1
    "ziplist"

[Redis]: https://www.cnblogs.com/chuijingjing/p/10075552.html
[format_png]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly9pbWcyMDE4LmNuYmxvZ3MuY29tL2Jsb2cvMTI5NTQ1MS8yMDE4MTIvMTI5NTQ1MS0yMDE4MTIwNjE1NDQxMjA3NC03MjUyMDM2Ni5wbmc?x-oss-process=image/format,png