Redis学习

1、 什么是redis

Redis是一个数据库，他和我们传统的oracle数据库差别是它是基于内存的数据库；因为是基于内存，所以效率就高，在某些场景下就可以对我们传统的关系型数据库做一个补充

2、 redis怎么存储数据

redis基于key-value（键值）来存储数据，它不像关系型数据库那样有数据表，能提供sql查询。redis存储的是相对原始的数据集合及数据类型。

 

3、Redis基于key-value存储数据，那么key-value具体是什么？

 key-value是一一对应的（键值对），一个key只有一个value值，你要找到value值的话，就需要知道key是什么，通过key去找value.
键（key）  值（value）
1          我
2          你
3          他

 4、 Redis是基于内存，那么如果服务器异常了，数据是不是都没有了，丢失了

Redis为了确保服务器进程退出，数据意外丢失，提供了2种持久化功能：RDB和AOF。该功能可以将redis在内存中的数据库状态保存到磁盘。从而避免丢失

 5、 RDB和AOF解释和区别

RDB:可以手动执行，也可以根据服务器配置选项定期执行，可以将某个时间点的数据库状态保存到RDB文件，该文件是一个压缩的二进制文件，通过该文件可以还原生产RDB文件时点的数据库状态，恢复数据

AOF:append only file.与RDB通过保存数据库中健值对来记录数据库状态不同，AOF是通过保存Redis服务器所执行的写命令来记录数据库状态，因为包含重建数据库状态所需的所有写命令，所有恢复的时候只需要读入并重新执行一遍AOF文件里的保存的写命令就行。

6、 Redis怎么回收内存（redisobject 结构的属性refcount）

Redis是C语言写的，C语言本身不具备自动内存回收，Redis在自己的对象系统中构建了一个引用计数实现内存回收机制，如下：

在创建一个新对象是，引用计数的值会被初始化为1

当对象被一个新程序使用时，它的引用计数会被增1

当对象不再被一个程序使用时，它的引用计数值会被减一

当对象的引用计数变为0时，对象所占用的内存会被释放

 

7、 reids 数据库数据保存

redis服务器将所有的数据库都保存在redisServer.db数组中，数据库的数量则由redisServer.dbnum属性保存，每个redisdb结构代表一个数据库，每个redis客户端都有自己的目标数据库，当客户端执行数据库写命令或者读命令时候，目标数据库就会成为这些命令操作对象（目标端可以通过select命令来切换目标数据库）

8、 键的生存时间和过期时间（EXPIRE、PEXPIRE）

通过给键设置生存时间或者过期时间，来删除键值。使用EXPIRE或PEXPIRE命令给某个键设置过期时间，这个时间是一个unix时间戳，当键的过期时间来临时，服务器就会自动从数据库中删除这个键。当主服务器删除一个过期建时，它会向所有从服务器发送一条DEL命令，删除过期键

 

9、 RDB文件生成 SAVE和BGSAVE命令

SAVE名会阻塞redis服务器进程，直到RDB文件创建完毕为止，服务器进程阻塞期间，服务器不能处理任何命令请求

BGSAVE命令会派生一个子进程，然后由子进程负责创建RDB文件，服务器进程（父进程）继续处理命令请求

10、redis客户端 

Redis服务器是典型的一对多服务器程序，一个服务器可以与多个客户端建立网络连接，每个客户端可以向服务器发送命令请求，而服务器接收处理发送的请求并向客户端返回命令回复。输入缓冲区记录了客户端命令请求，缓冲区大小不能超过1GB，如果客户端发送的命令请求超过1GB或者不符合协议格式，客户端将被关闭。同样，如果发送给客户端的命令回复的大小超过了输出缓冲区限制时，对应客户端也会被服务器关闭

11、redis服务器

服务器负责与多个客户端建立连接，处理客户端命令请求，在数据库保存命令执行所产生的数据，通过资源管理维持自身运转

12、服务器复制

      Redis中，用户可以通过执行SLAVEOF命令（或设置选项），让一个服务器去复制另一个服务器，被复制的服务器叫主服务器（master），复制的叫从服务器（slave），主从服务器双方的数据库保存相同的数据（数据库状态一致）

13、复制偏移量

执行复制的双方，主服务器和从服务器都分部维护一个复制偏移量，比如主从服务器复制偏移量都未10086，主服务器想三个从服务器传播长度为100的字节数据，，主服务器的复制偏移量为10186，三个从服务器在收到主服务器传播的数据后，也会将复制偏移量更新诶10186，通过对比复制偏移量，程序可以很容易的判断主从服务器是否处于一致状态

 

14、复制积压缓冲区

复制积压缓冲区是由主服务器维护的一个固定长度先进先出的队列，默认1MB，当主服务器进行命令传播时，它不仅会将写命令发送给所以从服务器，也会将写命令入队到复制积压缓冲区，当从服务器断掉时，重新连接主服务器，根据偏移量来判断，如果偏移量之后的数据还存在复制积压缓冲区，那么主服务器将对从服务器执行部分重同步操作，如果在复制积压缓冲区不存在，则对从服务器执行完整重同步操作

 

15、服务器运行ID

除了复制偏移量，复制积压缓冲区，实现部分重同步还需要用到服务器运行ID，每个redis服务器，不论主从，都有自己的运行ID，运行ID在服务器启动时自动生成，由40个随机的十六进制字符组成，当从服务器对主服务器进行初次复制时，主服务器会将自己的运行ID传送给从服务器，当从服务重新连接上一个主服务器时，从服务器将想当前连接的主服务器发送之前保存的运行ID

16、redis的高可用 ：Sentinel（哨兵）

由一个或多个Sentinel实例（instance）组成Sentinel系统，可用监视任意多个主服务器，以及主服务器下的从服务器；并在被监视的主服务器进入下线状态时，自动将下线服务器的某个从服务器升级为新的主服务器，代替原来的主服务器继续处理命令请求。

工作原理：当Sentinel监视到主服务器下线时间超过用户设定的时限，就会对主服务器进行故障转移操作，首先会挑选一个从服务器，将其设置为新的主服务器，之后Sentinel会向原来的所有从服务器发送新的复制指令，让他们成为新的主服务器的从服务器，当所有从服务器开始复制新的主服务器时，故障转移操作执行完毕。同时Sentinel会继续监视已经下线的原主服务器，并在它重新上线时，将它设置为新的主服务器的从服务器（Sentinel是一个运行在特殊模式下的redis服务器，当一个主服务器被判断为下线时，监视的各Sentinel会进行协商，选举一个领头Sentinel，并由领头Sentinel对下线主服务器执行故障转移操作，选举规则是先到先得和半数通过）

17、Redis集群

Redis集群是Redis提供的分布式数据库方案，集群通过分片（sharding）来进行数据共享，并提供复制和故障转移功能

17.1 节点：一个redis集群由多个节点（node）组成，相互独立的节点通过握手（IP和port）（cluster meet命令），连接起来后组成集群，一个节点就是一个运行在redis集群模式下redis服务器，redis服务器通过cluster-enabled配置项是否为Yes来决定是否开启服务器集群模式

17.2 cluster meet命令实现

通过向节点A发送cluster meet命令，，客户端让接收命令的节点A将另一个节点B添加到A所在的集群里面，首先A与B进行握手，确定彼此存在，节点A为节点B创建一个clusternode结构，并将该结构添加到自己的clusterstate.nodes字典里面，然后节点A将根据cluster meet命令给定的IP 地址和端口号，先节点B发送meet消息，节点B收到A的meet消息后，为A创建clusternode结构，添加到自己的clusterstate.nodes字典里面，向节点A返回一条pong消息，节点A收到消息后，确定了节点B成功收到了自己的meet消息，之后节点A想节点B返回一条ping消息，节点B收到ping消息后，确定A接收到了自己的pong消息，握手完成。之后，节点A将节点B的信息通过gossip协议传播给集群中的其他节点，让其他节点与B握手，直到B为集群所有节点认识

 

17.3槽指派

Redis集群通过分片的方式来保存数据库中的键值对，集群整个数据库被分为16384个槽（slot）的，数据库中的每个键都属于这16384个槽的其中一个，每个节点可以处理0个或者最多16384个槽。当数据库中的16384个槽都有节点在处理时，集群处于上线状态，如果任何一个槽没有得到处理，集群处于下行状态（fail）。

一个节点会将自己负责处理的槽记录在clusternode结构的slot属性和numlots属性中，同时将自己的slots数组通过消息发送给集群其他节点，以此告知其他节点自己负责处理哪些槽，举例：01，02,03 三个节点组成一个集群，槽0-5000分给01节点，槽5001-10000分给02节点，10001-16383分给03节点，对应的节点只处理自己负责的槽。收到命令时，如果键所在的槽正好是当前节点，就直接处理命令，否则想客户端返回一个moved错误，指引客户端转向正确的节点

Reids集群管理软件reids-trib可以对redis进行重新分片，可以on line进行，集群不需下线

17.4 集群的复制和故障转移

Redis集群的节点分为主节点（master）和从节点（slave），分配了槽的是主节点，从节点用于复制某个主节点，并在被复制的主节点下线时，代替下线主节点继续处理命令请求。

举例：01,02,03是主节点，分配了槽，04,05,06是从节点，如果01处于下线状态，那么集群中仍在运行的几个主节点将在01节点的从节点中选择一个节点做为新的主节点，接管原来01节点处理的槽.

故障检测：集群中每个节点都会定期向集群中的其他节点发送ping消息，如果接收ping消息的节点没有在规定时间内，返回pong消息，那么该节点就会标记为疑似下线。一旦半数以上主节点判断某个主节点为疑似下线，那么该主节点将被标记为已下线。（投票规则），当从节点发现自己负责的主节点进入了下线状态时，从节点将开始对下线的主节点进行故障转移。其中一个从节点被选中为新的主节点，新的主节点会撤销下线主节点的槽指派，并将这些槽指派给自己，新主节点向集群广播一条pong消息，知会其他节点

17.5 消息

集群中各个节点通过发送和接收消息进行通信，GOSSIP协议由meet，ping，pong三种消息实现。Ping消息，检查节点是否在线；pong消息，接收者向发送者返回pong消息，确认消息收到，meet消息， 集群握手

18、慢查询日志

        Reids的慢查询日志功能用户记录执行时间超过给定时长的命令请求，用户通过这个功能查收的日志来减少和优化查询速度

服务器配置有2个和慢查询日志相关的选项

Slowlog-log-slower-than ，该选项指定执行时间超过多少微妙的命令请求会被记录到日志上（1秒=100万微妙）

Slowlog-max-len 该选择指定服务器最多保存多少条慢查询日志