Java server数据之(4):Redis鸟瞰

Redis简介

Redis是NoSQL数据库中的一种，属于key-value键值对这一个子类别。 它常被称作是一款数据结构服务器(data structure server)。 Redis中的数据结构都是存在于内存中的，所以Rdis也可以被称为是内存型数据库， 顾名思义就是将数据放在内存中直接操作的数据库。Redis既可以用来作为key-value db， 也可以用来作为cache，据说还可以用作消息中间件。Redis的名称含义：REmote DIctionary Server.

运行环境与安装

Lniux下：Redis的代码遵循ANSI-C编写，可以在所有POSIX系统（如Linux, *BSD, Mac OS X, Solaris等）上安装运行。而且Redis并不依赖任何非标准库，也没有编译参数必需添加。redis的安装出奇的简单，不像Linux世界中的某些东西，编译阶段就能让人完全绝望。

数据结构服务器

redis 的作者antirez曾称其为一个数据结构服务器（data structures server），这是一个非常准确的表述，redis的所有功能就是将数据以其固有的几种结构保存，并提供给用户操作这几种结构的接口。我们可以想象我们在各种语言中的那些固有数据类型及其操作。还需要注意的是， 一旦把数据放在Redis中， 我们就可以使用不同的语言访问这些数据。

Redis数据类型

Redis可以把key映射成多种不同类型的value。Redis与其他结构化存储系统的主要不同就在于Redis不仅支持string，而且还支持抽象数据类型。

redis目前提供四种数据类型：string,list,set及zset(sorted set)和Hash。

• string是最简单的类型，你可以理解成与Memcached一模一个的类型，一个key对应一个value，其上支持的操作与Memcached的操作类似。但它的功能更丰富。
• list是一个链表结构，主要功能是push、pop、获取一个范围的所有值等等。操作中key理解为链表的名字。
• set是集合，和我们数学中的集合概念相似，对集合的操作有添加删除元素，有对多个集合求交并差等操作。操作中key理解为集合的名字。
• zset是set的一个升级版本，他在set的基础上增加了一个顺序属性，这一属性在添加修改元素的时候可以指定，每次指定后，zset会自动重新按新的值调整顺序。可以理解了有两列的mysql表，一列存value，一列存顺序。操作中key理解为zset的名字。
• Hash数据类型允许用户用Redis存储对象类型,Hash数据类型的一个重要优点是,当你存储的数据对象只有很少几个key值时,数据存储的内存消耗会很小.更多关于Hash数据类型的说明请见: http://code.google.com/p/redis/wiki/Hashes

思考问题：　Redis与Java提供的数据结构有什么不同呢？

Redis vs Memcached

1 速度：

很多开发者都认为Redis不可能比Memcached快，Memcached完全基于内存，而Redis具有持久化保存特性，即使是异步的，Redis也不可能比Memcached快。但是测试结果基本是Redis占绝对优势。

2 使用场景：

memcached偏向cache,redis更多扮演数据库的角色,支持更丰富的数据类型,单从性能上比,不太具有可比性,不会有数量级的差异. 两者也可并存,在数据库(redis)前端布置cache(memcached)也是一种节省资源的方式。Memcached是全内存Cache，仅此功能，数据持久化等相关都需要自己制作。Redis上面已经说了，更多扮演的是数据库的功能，自带数据持久化。如果只是简单的key value并且没有持久化cache需求，可以考虑采用mc。但是，现在越来越多的内存cache也越来越多地使用Redis。

Redis持久化

　　Redis对持久化的支持主要是通过RDB和AOF文件来进行持久化的。其中RDB持久化是在指定的时间间隔内生成数据集的时间点快照。而AOF持久化记录的是服务器执行的所有写操作命令，在服务器启动的时候，通过重新执行这些命令来还原数据集的。AOF文件中的命令全部以Redis协议的格式来保存，新的命令会被追加到文件的末尾。Redis还可以在后台对AOF文件进行重写，使得AOF文件的体积不会超出保存数据集状态所需要的实际大小。

　　Redis可以同时使用AOF持久化和RDB持久化，在这种情况下，Redis重启之后，他会优先使用AOF文件来还原数据集，因为AOF文件保存的数据集通常要比RDB文件中保存的数据集更加的完整。当然也可以关闭持久化功能，让数据仅仅在服务器运行的时候存在。

1 snap方式优缺点：

RDB 是一个非常紧凑（compact）的文件，它保存了 Redis 在某个时间点上的数据集。 这种文件非常适合用于进行备份： 比如说，你可以在最近的 24 小时内，每小时备份一次 RDB 文件，并且在每个月的每一天，也备份一个 RDB 文件。 这样的话，即使遇上问题，也可以随时将数据集还原到不同的版本。因此RDB 非常适用于灾难恢复（disaster recovery）。

但是，我们可以很明显的看到，RDB有他的不足，就是一旦数据库出现问题，那么我们的RDB文件中保存的数据并不是全新的，从上次RDB文件生成到Redis停机这段时间的数据全部丢掉了。在某些业务下，这是可以忍受的，我们也推荐这些业务使用RDB的方式进行持久化，因为开启RDB的代价并不高。但是对于另外一些对数据安全性要求极高的应用，无法容忍数据丢失的应用，RDB就无能为力了，所以Redis引入了另一个重要的持久化机制：AOF日志。

2 aof日志的全称是append only file，从名字上我们就能看出来，它是一个追加写入的日志文件。与一般数据库的binlog不同的是，AOF文件是可识别的纯文本，它的内容就是一个个的Redis标准命令。

总结 ：RDB和AOF操作都是顺序IO操作，性能都很高。而同时在通过RDB文件或者AOF日志进行数据库恢复的时候，也是顺序的读取数据加载到内存中。所以也不会造成磁盘的随机读。

(这里需要特别注意，在阿里御膳房的电面中，被问到磁盘顺序读与随机读的性能区别问题。)

作为数据库， Redis与MySQL的比较

这些持久化的数据有什么用，当然是用于重启后的数据恢复。Redis是一个内存数据库，无论是RDB还是AOF，都只是其保证数据恢复的措施。所以Redis在利用RDB和AOF进行恢复的时候，都会读取RDB或AOF文件，重新加载到内存中。相对于MySQL等数据库的启动时间来说，会长很多，因为MySQL本来是不需要将数据加载到内存中的。

但是相对来说，MySQL启动后提供服务时，其被访问的热数据也会慢慢加载到内存中，通常我们称之为预热，而在预热完成前，其性能都不会太高。而Redis的好处是一次性将数据加载到内存中，一次性预热。这样只要Redis启动完成，那么其提供服务的速度都是非常快的。

面试题实例：

小米问题：

redis 如何解决冲突？ 是像HashMap那样再Hash吗？？

答案是不是，redis主要通过一致性Hash来解决冲突。

阿里面试问题：

redis如何实现分布式缓存？ 一致性Hash？？

redis的索引？？

redis如何分表？？

partation

range partitioning往往是不能令人满意的，因为它不如其他partition方案的效率高。它的替代方案可以是hash partitioning. hash partitioning的一个优势是一致性Hash。 

参考文献：

http://stackoverflow.com/questions/10558465/memcached-vs-redis

https://en.wikipedia.org/wiki/Redis

http://www.cnblogs.com/dandandeyoushangnan/p/4657177.html

http://try.redis.io/

张善友：http://www.cnblogs.com/shanyou/archive/2012/01/28/2330451.html

http://labs.alcacoop.it/doku.php?id=articles:redis_land

持久化：http://www.cnblogs.com/rollenholt/p/3874390.html

Redis集群：

http://www.cnblogs.com/huangxincheng/p/5615037.html

https://en.wikipedia.org/wiki/NoSQL

https://en.wikipedia.org/wiki/Redis

partition：

http://redis.io/topics/partitioning