文章目录
- 前言
- 一、Redis是什么？
- 二、Redis数据读取
- 三、Redis数据存储
- 1.String
- 2.List
- 3.Hash
- 4.Set
- 5.Sorted Set
- 总结
前言
本文主要记录Redis的数据读取和存储，以下均基于Redis 3.2以上的版本。
一、Redis是什么？
Redis（Remote Dictionary Server ），即远程字典服务，是一个开源的使用ANSI C语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API。其支持五大数据存储类型，提供高性能的数据读取，常用作于缓存架构。并且支持集群化部署，满足服务高可用的需求。
二、Redis数据读取
为保证读取高性能，Redis的数据均储存于内存中，且Redis采用单线程读写方式，也使得Redis不会出现线程不安全的问题。Redis的数据存储格式采用Key-Value设计，在读取的时候，根据Key获取来获取Value操作也相应的变得简单和快捷。
三、Redis数据存储
Redis通过dic维护了多个Key-value的映射关系来实现数据的存储，这个映射关系的Key是String类型，而Value可以是多种数据类型。Redis提供了五种Value类型，分别为String、List、Hash、Set、Sorted Set。为了满足这五种数据类型的存储，Redis又采用了多种数据结构来保证数据存储。以下通过分析每种数据类型所采用的数据结构来分析Redis数据的存储。
1.String
String是Redis中简单的一种数据类型，其通常用于简单数据缓存、计数等，其底层实现为sds（一种可动态分配内存的字符串）和long。
一般情况下String的底层采用的是sds，由于Redis的数据主要存储在内存空间，所以其设计会尽可能的节约内存空间，所以如果当存储的类型为数值型的话，Redis则会转换成long型存储，这样可大大的节省内存空间，并且更加方便的实现计数等功能。
如果先set了一个数值类型的值，再在同一个Key 设置一个字符串的话，Redis底层就会直接转换成sds来存储了。
2.List
List 的实现为一个双向链表，一般用作队列使用存储列表类型的值，其支持在队列两端进行push和pop操作，以及其任意位置的存取操作。可用于好友列表、推送列表的实现。
List的底层实现方式为quicklist。quicklist是一个双向链表，包含有多个节点，其每个节点均是一个ziplist,ziplist的内存是一整块连续内存，储存效率高，内存随便少，但修改的效率很低。双向链接的修改效率高，但其内存开销大， 内存碎片多。于是quicklist将二者的优点结合起来实现。具体的可参考：http://zhangtielei.com/posts/blog-redis-quicklist.html
3.Hash
Hash可用与存储对象以及对象的字段值，对象的一个字段对应一个hash结构，能够很方便的操作一个对象。
Hash的底层实现有两种，分别为ziplist和dic(字典)。当数据量比较少时，底层采用ziplist的方式进行存储结构。当数据超过配置的条件之一时，底层将会转化为dic进行存储。配置如下：
- hash-max-ziplist-entries 512：Hash中的filed-value项大于512时，底层转换为dic
- hash-max-ziplist-value 64：当value值长度超过64时，底层转换为dic。
之所以会这样设计，是因为当ziplist数据量过大时，ziplist有以下两个缺点，
- 由于ziplist是一整块连续内存，当数据量大时，可能会频繁的realloc触发内存的拷贝，内存拷贝会占用更大的空间，大大的降低了性能
- 当ziplist的数据项过多时，其查询效率就会变得很低，因为ziplist查询是遍历查询的。
4.Set
Set是一个不允许有重复值得无序集合，其区别于List的有以下几点功能：
- Set可提供全局去重操作
- Redis可基于Set实现集合的交集、并集和差集，可实现共同好友等之内的集合之间操作的功能
Set的底层实现为intset(有序整数集合)和dic，当满足以下条件时，Redis采用intset结构来实现Set,否则就是用dic来实现Set
- 存储是整数类型的数据时，采用intset
- 存储的数据条数小于512个时，采用intset
Set集合会采用intset结构来存储，主要是因为intset 和 ziplist类似，内存空间碎片少，并且查找效率高。具体可参考：http://zhangtielei.com/posts/blog-redis-intset.html
5.Sorted Set
Sorted Set是一个有序集合，其区分于Set的功能是其提供了一个权重参数score，集合中的元素按照score来进行排序。可用来实现排行榜的功能
Sorted Set的底层实现为ziplist和zset(dic+skiplist)，当满足以下条件时，则使用ziplist，否则使用zset
- 集合项的个数小于128个
- 集合中每个数据的小于64字节
当数据量大时，ziplist的查询效率会变低。但dic的查询效率也不高，为了保证高效的性能，Redis采用dic+skiplist结构来实现Sorted Set，skiplist提供高效的查询。具体可参考：http://zhangtielei.com/posts/blog-redis-skiplist.html
总结
以上解释了Redis五大基本数据类型的使用和存储原理，可以看出Redis在数据存储和查询的设计上均偏向于内存的优化和查询的高效，这也是Redis为什么能够以单线程模式支持超10w/s的查询效率的原因。
