深入探究Redis存储原理

Redis是用C语言开发的一个开源的高性能键值对（key-value）内存数据库。

Redis数据存储原理

** 存储结构如图：**

redisDB、dict、dictht、dictEntry、RedisObject的存储结构关系如图：

占的字节数：

dictEntry ：16字节、RedisObject：12字节、sds：8字节 + 字符串长度

我们现在思考，如果一个10字节的key，需要多少存储空间呢？

16+12+8+10+1=47*2（exprires也需要同样的空间所以乘以倍数）

结论：在key设置的时候尽量的少的字节，避免空间的浪费；

内存清理方式：

• 定期清理

  随机取样的方式，如果清理的比例大于25%，继续。如下图：

• 惰性删除：被动删除策略，访问时判断;

• LFU

  volatile-lfu：对有过期时间的key采用LFU淘汰算法；
  allkeys-lfu：对全部key采用LFU淘汰算法；

• LRU

  volatile-lru:从设置了过期时间的数据集中，选择最近最久未使用的数据释放;
  allkeys-lru:从数据集中选择最近最久未使用的数据释放;

Redis数据固化方式

• RDB快照方式

  手动方式：
  
                save：阻塞当前Redis服务器，直到RDB过程完成为止；
  
        自动方式:
  
                 bgsave：fork子进程，持久化过程由子进程负责，完成后自动结束；
  
        配置项：save m n，m秒存在n次写入，触发bgsave  ；
  

  优点：

  对Redis性能影响低，二进制压缩文件体积小，数据恢复块；
  

  ** 缺点：**

  有数据丢失可能，备份文件版本兼容问题；
  

  ** 过程如图:**

* AOF快照方式 ：

append only file,日志形式记录写入指令,实时持久化;**命令写入过程：**

配置	含义	效率	数据安全
appendfsync=always	每次同步	低	全最高，最多丢失一个写入的数据
appendfsync=everysec	每秒同步	中	安全最折中，最多丢失1S的数据
appendfsync=no	关 闭	高	安全最低，最多上一次保存AOF文件到当前时刻的全部数据

• AOF文件重写
  • fork子进程不影响父进程处理请求
  • 子进程双写，确保数据不丢失
  • 手动触发：调用bgrewriteaof命令
  • 被动触发：
    • auto-aof-rewrite-min-size
    • auto-aof-rewrite-percentage
    • aof_current_size
    • aof_base_size

过程如图：

Redis重启恢复过程：

注意：重启的过程中需要注意：如果开启RDB模型，未开启AOF模式，而在重启的时候开启AOF模式，这是RDB****的数据就会覆盖掉。

Redis可靠性保障

• 主从模式

  启动时，全量同步Slave。增量同步，运行ID（Master启动时生成），同步给Slave，通过复制偏移量确定具体同步位置；
  

具体同步过程如下图所示：

• 哨兵模式

  不断地检查Master和Slave是否运作正常，发现故障通知管理员和客户端，自动主从切换，更新配置信息，客户端应用初始化时连接Sentinel获取节点信息；
  

哨兵模式架构：

• 集群模式

  无需Sentinel哨兵，支持水平扩容，自动迁移。

缺点：

不支持批量操作,客户端路由，两次交互，存在性能问题，如图：