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解锁 Redis：探索连接策略、数据编码与性能秘诀

news 来源：原创 2024/9/20 3:28:26

探索连接策略、数据编码与性能秘诀

一 . Redis 常见客户端介绍
二 . 认识数据类型和编码方式
- 2.1 Redis 中的数据类型以及对应的内部编码
- 2.2 通过命令查看具体编码方式
三 . Redis 的单线程模型
- 3.1 Redis 是否存在线程安全问题 ?
- 3.2 单线程为什么这么快 ?

Hello , 大家好 , 这个专栏给大家带来的是 Redis 系列 ! 本篇文章是想在正式介绍 Redis 的数据结构之前 , 探讨一下 Redis 连接具体有多少种方式、怎样查看具体某个数据结构的编码规则、Redis 快的原因 , 了解了这些之后才能更好地理解 Redis 的常见数据结构 .

本专栏旨在为初学者提供一个全面的 Redis 学习路径，从基础概念到实际应用，帮助读者快速掌握 Redis 的使用和管理技巧。通过本专栏的学习，能够构建坚实的 Redis 知识基础，并能够在实际学习以及工作中灵活运用 Redis 解决问题 .
专栏地址 : Redis 入门实践

一 . Redis 常见客户端介绍

那我们首先要明确 , Redis 也是一个 “客户端-服务器” 结构的程序

比如 : 我们之前学习过的 MySQL , 也是一个客户端-服务器结构的程序

那他的基本结构就如下 :
在这里插入图片描述

那 Redis 的客户端也有很多种

自带的命令行客户端 : redis-cli

[root@VM-8-16-centos ~] redis-cli # 启动 Redis 客户端
[root@VM-8-16-centos ~] redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 # 启动其他主机的 Redis 客户端

图形化界面的客户端
基于 Redis 的 API 自行开发的客户端

类似于 MySQL 的 JDBC

二 . 认识数据类型和编码方式

我们常见的 Redis 的数据结构如下 :
键是 string 类型的 , 而 value 有好几种类型 , 常见的有 : string、hash、list、set、zset 等

那他跟我们 Java 中的数据类型可以类比理解
字符串 <-> String
哈希 <-> HashMap
列表 <-> 类似 List
集合 <-> Set
有序集合 <-> 类似 Set , 需要额外存储一个 score (权重 / 分数)

那 Redis 底层在实现上述的数据结构的时候 , 会在源码层面针对上述实现进行特定优化 , 达到节省时间 / 节省空间的效果 , 也就是说底层的编码方式不一定就是按照该数据类型进行设计的

比如 : 官方说我们的哈希增删改查时间复杂度都是 O(1) , 但是他的底层实现就不一定通过 HashMap 去实现的 , 只是人家通过不断的操作最终让时间复杂度变成了 O(1)

那我们就先了解一下每种数据类型的内部编码方式如何

2.1 Redis 中的数据类型以及对应的内部编码

数据类型	内部编码
string	raw
	int
	embstr
hash	hashtable
	ziplist
list	linkedlist
	ziplist
set	hashtable
	intset
zset	skiplist
	ziplist

Redis 中数据类型以及内层编码.png

2.2 通过命令查看具体编码方式

我们可以通过 object encoding key 的方式来去看一下 value 的实际编码方式

127.0.0.1:6379> set k1 111 # 设置 k1 为数字
OK
127.0.0.1:6379> type k1 # 查看 k1 的类型虽然是 string 类型
string
127.0.0.1:6379> object encoding k1 # 但是底层的实现是 int 来去实现的
"int"

127.0.0.1:6379> lpush k2 one # 设置 k2 为列表
(integer) 1
127.0.0.1:6379> type k2 # 查看 k2 的类型虽然是 list 类型
list
127.0.0.1:6379> object encoding k2 # 但是底层的实现是 quicklist 来去实现的
"quicklist"

127.0.0.1:6379> sadd k3 111 # 设置 k3 为集合
(integer) 1
127.0.0.1:6379> type k3 # 查看 k3 的类型虽然是 set 类型
set
127.0.0.1:6379> object encoding k3 # 但是底层的实现是 intset 来去实现的
"intset"

127.0.0.1:6379> hset k4 field1 1 # 设置 k4 为哈希
(integer) 1
127.0.0.1:6379> type k4 # 查看 k4 的类型虽然是哈希类型
hash
127.0.0.1:6379> object encoding k4 # 但是底层的实现是 ziplist 来去实现的
"ziplist"

三 . Redis 的单线程模型

3.1 Redis 是否存在线程安全问题 ?

Redis 的单线程模型指的是 Redis 只使用一个线程来去处理所有的命令请求

不是说 Redis 服务器内部只有一个线程

假设我们现在有多个客户端同时在与服务器进行交互
Redis 单线程模型是否存在线程安全问题.png

3.2 单线程为什么这么快 ?

效率高 / 速度快是与 MySQL 等数据库相比较的

Redis 主要是访问内存 , 数据库则是访问硬盘的
Redis 的核心功能比数据库的核心功能更加简单
Redis 是单线程模型 , 他避免了一些不必要的线程竞争开销
处理网络 IO 的时候 , 使用了 IO 多路复用机制

IO 多路复用指的是一个线程 , 就可以管理多个 socket
那针对 TCP 来说 , 服务器每次要服务一个客户端 , 都需要给这个客户端安排一个 socket
那一个服务器要服务多个客户端 , 同时就有很多的 socket , 那这些 socket 都是无时无刻在传输数据吗 ?
其实很多情况下 , 每个客户端和服务器之间的通信也不是特别频繁 , 那大部分 socket 在很长一段时间都是静默的 , 是没有数据需要传输的 .
也就是说 , 同一时刻只有少数 socket 是活跃的 , 这是我们 IO 多路复用的前提 .
那我们 IO 多路复用就是让一个线程来去处理多个 socket , 那具体的处理方式如下 :