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Redis是一款開(kāi)源的NoSQL（非關(guān)系型）內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)，具有高性能、高并發(fā)和可擴(kuò)展性的特點(diǎn)。它常常被用于緩存、消息隊(duì)列、會(huì)話管理等方面。本文將帶領(lǐng)讀者快速圖解Redis的架構(gòu)和原理。
Redis架構(gòu)
Redis采用的是C/S（客戶端/服務(wù)器）架構(gòu)，客戶端向服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，服務(wù)器通過(guò)處理請(qǐng)求進(jìn)行操作，并向客戶端返回?cái)?shù)據(jù)。可以使用多個(gè)Redis客戶端，但每個(gè)客戶端只對(duì)應(yīng)一個(gè)服務(wù)器。
Redis支持主從復(fù)制，即將一個(gè)主服務(wù)器的數(shù)據(jù)自動(dòng)復(fù)制到一個(gè)或多個(gè)從服務(wù)器，使得從服務(wù)器可以對(duì)外提供服務(wù)。主服務(wù)器將所有寫(xiě)入請(qǐng)求分配給自己和從服務(wù)器，只有成功寫(xiě)入主服務(wù)器之后才會(huì)寫(xiě)入從服務(wù)器。
Redis還支持哨兵模式，可以監(jiān)控Redis服務(wù)器的運(yùn)行狀況，當(dāng)主服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)將從服務(wù)器轉(zhuǎn)換為主服務(wù)器，并通知其他從服務(wù)器進(jìn)行復(fù)制。哨兵模式可以實(shí)現(xiàn)Redis服務(wù)器的自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移。
Redis數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
Redis支持多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括字符串、列表、集合、有序集合和哈希表。每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都有自己的用途，可以滿足不同的需求。
字符串是Redis最基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以存儲(chǔ)字符串、整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)。列表是一個(gè)按插入順序排序的字符串元素集合，支持插入、刪除、查找等操作。集合是一個(gè)不重復(fù)的字符串元素集合，支持交、并、差等操作。有序集合是一個(gè)按分?jǐn)?shù)排序的字符串元素集合，支持按分?jǐn)?shù)范圍查找。哈希表是一個(gè)字符串鍵和值的集合，支持添加、刪除、查找等操作。
Redis的內(nèi)存管理
Redis是一個(gè)內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)，所有數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在內(nèi)存中。為了避免出現(xiàn)內(nèi)存不足的情況，Redis對(duì)內(nèi)存進(jìn)行了管理。
Redis對(duì)內(nèi)存空間進(jìn)行了劃分，將內(nèi)存劃分為多個(gè)頁(yè)面，每個(gè)頁(yè)面大小相同。然后，Redis按需分配內(nèi)存，當(dāng)需要添加數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)先查找是否有足夠的空間，如果沒(méi)有，則分配一個(gè)新的頁(yè)面。
另外，Redis還實(shí)現(xiàn)了一種內(nèi)存淘汰策略，當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)，會(huì)刪除一些不常訪問(wèn)的數(shù)據(jù)，以釋放內(nèi)存?？梢酝ㄟ^(guò)配置參數(shù)選擇不同的淘汰策略。
Redis的持久化和恢復(fù)
Redis支持兩種持久化方式，即快照和日志。
快照指定時(shí)刻的數(shù)據(jù)狀態(tài)，并將數(shù)據(jù)狀態(tài)保存到磁盤(pán)中，以便在需要時(shí)進(jìn)行恢復(fù)?？煺湛梢允謩?dòng)或自動(dòng)觸發(fā)，手動(dòng)觸發(fā)可以通過(guò)執(zhí)行SAVE或BGSAVE命令實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)觸發(fā)可以通過(guò)配置參數(shù)實(shí)現(xiàn)。
日志則記錄所有對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)的寫(xiě)入操作，將操作記錄保存到磁盤(pán)中。在需要恢復(fù)時(shí)，通過(guò)執(zhí)行保存操作的日志進(jìn)行恢復(fù)，以保證數(shù)據(jù)的完整性。
除了以上兩種方式，Redis還支持AOF（Append Only File）持久化方式，它將所有的寫(xiě)入發(fā)向追加到一個(gè)文件中，當(dāng)需要恢復(fù)時(shí)，Redis將讀取該文件并恢復(fù)出數(shù)據(jù)。相比于快照和日志，AOF具有更高的數(shù)據(jù)完整性和恢復(fù)粒度。
本文圖解了Redis的架構(gòu)和原理，介紹了Redis的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)存管理和持久化方式。這些知識(shí)可以幫助你更好地理解Redis，并更加高效地使用它。
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