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Redis入門（一）：Redis 簡介

2018-07-22 12:03:25 Haiyoung666

Redis 是什麼？

Redis是一個開源（BSD許可）的，利用內存進行存儲的數據結構存儲系統；它可以用作數據庫、緩存和消息中間件。

redis由意大利人 Salvatore Sanfilippo 使用C語言開發
redis支持字符串（string）、列表（list）、集合（set）、有序集合（zset）、散列表（hash）五種基本數據結構類型
redis從 2.2.0 版本開始支持bitmap；在 2.8.9 版本添加了 HyperLogLog 用以進行基數統計；在 3.2 版本中新增了對GEO(地理位置)的支持
redis支持簡單事物與數據持久化，提供 RDB、AOF兩種可選的持久化方式
redis可以用作數據庫、緩存、消息隊列等

Redis 數據結構

value 對應的五種數據結構

Redis存儲key-value鍵值對數據，其中key類型為字符串，value對應五種數據結構，如下圖所示：

value 對應的五種數據結構

字符串（string）類型的數據結構，對應的就是一個普通的字符串
散列表（hash）類型的數據結構，對應的就是一個hash table，散列表特別適合用於存儲對象
列表（list）類型的數據結構，對應的就是一個雙向列表，按照插入順序排序
集合（set）類型的數據結構，對應的就是一個string類型的無序集合，集合中的數據不能重複出現
有序集合（zset）類型的數據結構, 對應的就是一個string類型的有序集合，排序因子為每個元素附帶的一個double型的分數

Redis 核心對象 redisObject

在redis的 key-value存儲系統中，value 類型則為 redis 對象 redisObject, redisObject對象可以綁定對應的五種數據類型，如下圖所示：

Redis 核心對象 redisObject

數據類型(type)，對應五種數據類型
編碼方式(encoding)，指定所綁定數據類型的編碼方式
數據指針(ptr), 指向對象底層實現的數據結構
虛擬內存(vm), 該功能默認處於關閉狀態，只有打開了redis的虛擬內存功能，才會給vm分配真正的內存

編碼方式（encoding）

raw RAW編碼方式使用簡單動態字符串來保存字符串對象,才有預分配空間的方式來避免字符串修改時頻繁的分配釋放內存
int INT編碼方式以整數保存字符串數據，僅限能用long類型值表達的字符串
embstr 從Redis 3.0版本開始字符串引入了EMBSTR編碼方式，長度小於OBJ_ENCODING_EMBSTR_SIZE_LIMIT(39)的字符串將以EMBSTR方式存儲。採用這個方式可以減少內存分配的次數，提高內存分配的效率，降低內存碎片率。
hashtable 當數據類型無法滿足使用ziplist的條件時，Redis會使用hashtable作為數據結構的內部實現
ziplist 列表(List),散列表(Hash),有序集合(Sorted Set)在成員較少，成員值較小的時候都會採用壓縮列表(ZIPLIST)編碼方式進行存儲；成員值”較小”的標準可以通過配置項進行配置；壓縮列表簡單來說就是一系列連續的內存數據塊，其內存利用率很高，但增刪改查效率較低，所以只會在成員較少，值較小的情況下使用。
linkedlist 在Redis 3.2版本之前，一般的鏈表使用LINKDEDLIST編碼。在Redis 3.2版本開始，所有的鏈表都是用QUICKLIST編碼。兩者都是使用基本的雙端鏈表數據結構，區別是QUICKLIST每個節點的值都是使用ZIPLIST進行存儲的。
skiplist 跳躍表(SKIPLIST)編碼方式為有序集合對象專用，有序集合對象採用了字典+跳躍表的方式實現；其中字典裡面保存了有序集合中member與score的鍵值對，跳躍表則用於實現按score排序的功能
intset 當一個集合只包含整數值元素，並且這個集合的元素數量不多時， Redis 就會使用整數集合作為集合鍵的底層實現

Redis這種通過redisObject指定數據結構編碼方式的設計有兩個好處：

可以改進內部編碼，而對外的數據結構和命令沒有影響，這樣一旦開發開發出優秀的內部編碼，無需改動外部數據結構和命令。
多種內部編碼實現可以在不同場景下發揮各自的優勢。例如ziplist比較節省內存，但是在列表元素比較多的情況下，性能會有所下降，這時候Redis會根據配置選項將列表類型的內部實現轉換為linkedlist。

Redis 五種數據結構對應的內部編碼

Redis在不同的情況下會為數據對象選擇適合的編碼方式

Redis 五種數據結構對應的內部編碼

string

int：8個字節的長整型
embstr：小於等於39個字節的字符串
raw：大於39個字節的字符串

hash

ziplist（壓縮列表）：當哈希類型元素個數小於hash-max-ziplist-entries配置（默認512個），同時所有值都小於hash-max-ziplist-value配置（默認64個字節）時，Redis會使用ziplist作為哈希的內部實現ziplist使用更加緊湊的結構實現多個元素的連續存儲，所以在節省內存方面比hashtable更加優秀
hashtable（哈希表）：當哈希類型無法滿足ziplist的條件時，Redis會使用hashtable作為哈希的內部實現。因為此時ziplist的讀寫效率會下降，而hashtable的讀寫時間複雜度為O(1)

list

ziplist（壓縮列表）：當哈希類型元素個數小於hash-max-ziplist-entries配置（默認512個）同時所有值都小於hash-max-ziplist-value配置（默認64個字節）時，Redis會使用ziplist作為哈希的內部實現
linkedlist（鏈表）：當列表類型無法滿足ziplist的條件時，Redis會使用linkedlist作為列表的內部實現

set

intset（整數集合）：當集合中的元素都是整數且元素個數小於set-max-intset-entries配置（默認512個）時，Redis會選用intset來作為集合內部實現，從而減少內存的使用。
hashtable（哈希表）：當集合類型無法滿足intset的條件時，Redis會使用hashtable作為集合的內部實現

zset

ziplist（壓縮列表）：當有序集合的元素個數小於zset-max-ziplist-entries配置（默認128個）同時每個元素的值小於zset-max-ziplist-value配置（默認64個字節）時，Redis會用ziplist來作為有序集合的內部實現，ziplist可以有效減少內存使用
skiplist（跳躍表）：當ziplist條件不滿足時，有序集合會使用skiplist作為內部實現，因為此時zip的讀寫效率會下降

reference