Redis:高效存储的内存数据库 (内存数据库 redis 存储)

Redis(Remote Dictionary Server)是一个开源的内存数据库,提供高效的数据结构存储、操作和访问功能。其一般由五个主要组件构成:客户端,协议,服务器,数据存储和命令。

1. 优势

Redis的优势在于它的存储方式。相比传统的存储方式,它更适应Web应用的特点,提供了很好的扩展性和性能。

Redis采用内存存储方式,数据全部存放在内存中,保证了高速的读写效率。同时,Redis也提供了非阻塞的IO操作,这对于并发处理能力也提供了很好的保障。

另外,由于Redis采用的是键值对存储方式,因此在进行非关系型数据的存储时更加简单。开发人员可以非常直观地使用Redis的数据结构类型来存储数据,包括字符串、哈希表、列表、和有序等。

另外,Redis也支持数据持久化,数据可以存储在磁盘中,以避免内存容量的限制。

2. 适用场景

由于Redis的优势,它在很多场景下都能提供出色的服务。以下是几个适用场景的举例:

2.1 缓存

对于需要频繁读取而不经常修改的数据,Redis的缓存功能可以通过临时保存数据来提升访问速度。相比传统的硬盘缓存,Redis的缓存读取速度更快、处理能力更强,能够满足高并发和多机访问的需求。

2.2 消息队列

Redis支持发布/订阅模式,可以作为消息队列使用。在一些异步通信的场合,它能够缓存发送方和接收方之间的信息,提高了消息传递的可靠性和数据的实时性。

2.3 会话存储

对于需要记录用户会话数据的场景,Redis的快速读写能力可以保护用户数据的完整性,同时可以便于管理、维护和扩展。

2.4 排行榜

在在线游戏或者社交媒体应用中,Redis可以轻松的实现排行榜功能。Redis的有序可以按照分值对数据进行排序,并支持对有序进行多种操作。

2.5 地理位置

对于需要存储地理位置信息的场景,Redis的哈希表数据结构可以提供空间索引,支持对范围查询和查找最近的操作,可以实现周边搜索等应用。

3.

Redis是一个优秀的内存数据库,其高速读写效率和多种数据结构类型使其适用于很多Web应用场景。同时,Redis还具有强大的扩展性、多机访问能力和高并发处理能力。在开发Web应用时,选择Redis作为数据存储方式,能够提高应用的稳定性和性能,从而更好地满足用户需求。

相关问题拓展阅读:

总是听说很多javaweb系统用redis或memcache做缓存,具体怎么操作的

其实就相当于在应用程序和数据库之间开了一块内存区域,将一些高频访问的数据放在其中,避免每次都请求数据库。至于之所以用memcached和redis,而不是自己在程序里开个hashmap,是因为这块区域可以共享且容易管理,在集群环境下更方便使用。

有些做法是直接将数据序列化后存在redis的string或是memcached中,也有些其他做法是利用redis特有的数据结构存储一些关系,例如用sorted set存排行榜,string用来计数,set做一些倒排索引、用户好友关系之类的。我觉得这些都可以称之为缓存。

其实就相当于在应用程序和数据库之间开了一块内存区域,将一些高频访问的数据放在其中,避免每次都请求数据库。至于之所以用memcached和redis,而不是自己在程序里开个hashmap,是因为这块区域可以共享且容易管理,在集群环境下更方便使用。

有些做法是直接将数据序列化后存在redis的string或是memcached中,也有些其他做法是利用redis特有的数据结构存储一些关系,例如用sorted set存排行榜,string用来计数,set做一些倒排索引、用户好友关系之类的。我觉得这些都可以称之为缓存。

redis是一个内存数据库(它的数据存储在内存中,一段时间之后会自动读入硬盘),和关系型数据库(MySQL,oracle)有很大的不同,但它也是一个数据库,它需要一套自己的操作API。既然是缓存,那么你就需要把那些经常需要读取的数据放到redis中就OK,具体怎么操作?不就是去学习怎么连接redis,然后用redis的操作API做增删改查吗。。。

redis主要解决了什么问题

redis是内存数据库,访问速度非常快,所以能够解决的也都是这些缓存类型的问题,如下:

1、会话缓存(Session

Cache)

最常用的一种使用Redis的情景是会话缓存(session

cache)。用Redis缓存会话比其他存储(如Memcached)的优势在于:Redis提供持久化。当维护一个不是严格要求一致性的缓存时,如果用户的购物车信息全部丢失,大部分人都会不高兴的,现在,他们还会这样吗?

幸运的是,随着

Redis

这些年的改进,很容易找到怎么恰当的使用Redis来缓存会话的文档。甚至广为人知的商业平台Magento也提供Redis的插件。

2、全页缓存(FPC)

除基本的会话token之外,Redis还提供很简便的FPC平台。回到一致性问题,即使重启了Redis实例,因为有磁盘的持久化,用户也不会看到页面加载速度的下降,这是一个极大改进,类似PHP本地FPC。

再次以Magento为例,Magento提供一个插件来使用Redis作为全页缓存后端。

此外,对WordPress的用户来说,Pantheon有一个非常好的插件

wp-redis,这个插件能帮助你以最快速度加载你曾浏览过的页面。

3、队列

Reids在内存存储引擎领域的一大优点是提供

list

set

操作,这使得Redis能作为一个很好的消息队列平台来使用。Redis作为队列使用的操作,就类似于本地程序语言(如Python)对

list

push/pop

操作。

如果你快速的在Google中搜索“Redis

queues”,你马上就能找到大量的开源项目,这些项目的目的就是利用Redis创建非常好的后端工具,以满足各种队列需求。例如,Celery有一个后台就是使用Redis作为broker,你可以从这里去查看。

排行榜/计数器

Redis在数扮雹内存中对数字进行递增或递减的操作实现的非常好。(Set)和有序缺蔽(Sorted

Set)也使得我们在执行这些操作的时候变的非常简单,Redis只是正好提供了这两种数据结构。所以,我们要从排序中获取到排名最靠前的10个用户–我们称之为“user_scores”,我们只需要像下面一样执行即可:

当然,这是假定你是根据你用户的分数做递增的排序。如果你想返回用户及用户的分数,你需要这样执行:

ZRANGE

user_scores

WITHSCORES

Agora

Games就是一个很好的例子,用Ruby实现的,它的排行榜就是使用Redis来存储数据的,你可以在这里看到。

5、发布/订阅

最后(但肯定不是最不重要的)是Redis的发布/订阅功能。发布/订阅的使用场景确实非常多。我已看见人们在社交网络连接中使用,还可作为基于发布/订阅的脚本触发器,甚至用Redis的发布/订阅功能来建立聊天系统!(不,这是真的,你可以去核实)。

Redis提供的所有特性中,我感觉这个薯帆是喜欢的人最少的一个,虽然它为用户提供如果此多功能。

等等?

Redis 常见的性能问题和解决方法

1.Master写内存快照

save命令调度rdbSave函数,会阻塞主线程的工作,当快照比较大时对性能影响是非常大的,会间断性暂停服务,所以Master更好不要写内存快照。

2.Master AOF持久化

如果不重写AOF文件,这个持久化方式对性能的影响是最小的,但是AOF文件会不断增大,AOF文件过大会影响Master重启的恢复速度。

3.Master调用BGREWRITEAOF

Master调用BGREWRITEAOF重写AOF文件,AOF在重写的时候会占大量的CPU和内存资源,导致服务load过高,出现短暂服务暂停现象。

下面是我的一个实际项目的情况,大概情况是这样的:一个Master,4个Slave,没有Sharding机制,仅是读写分离,Master负责写入操作和AOF日志备份,AOF文件大概5G,Slave负责读操作,当Master调用BGREWRITEAOF时,Master和Slave负载会突然陡增,Master的写入请求基本上都不响应了,持续了大概5分钟,Slave的读请求过也半无法及时响应,Master和Slave的服务器负载图如下:

Master Server load:

Slave server load:

上面的情况本来不会梁喊滚也不应该发生的,是因为以前Master的这个机器是Slave,在上面有一个shell定时任务在每天的上午10点调用BGREWRITEAOF重写AOF文件,后来由于Master机器down了,就把备份的这个Slave切成Master了,但是这个定时任务忘记删除了,就导致了上面悲剧情况的发生,原因还是找了几天才找到的。

将no-appendfsync-on-rewrite的配置设为yes可以缓解这个问题,设置为yes表示rewrite期间对新写操作不fsync,暂时存在内存中,等rewrite完成后再写入。更好是不开启Master的AOF备份功能。

4.Redis主从复制的性能问题

之一次Slave向Master同步的实现是:Slave向Master发出同步请求,Master先dump出rdb文件,然后将rdb文件全量传输给slave,然后Master把缓存的命令转发给Slave,初次同步完成。第二次以及以后的同步实现是:Master将变量的快照直接实时依次发送给各个Slave。不管什么原因导致Slave和Master断开重连都会重复以上过程。Redis的主从复制是建立在内存快照的持久化基础上,只要有Slave就一定会有内存快照发生。虽然Redis宣称主从复制无阻塞,但由于Redis使用单线程服务,如果Master快照文件比较大,那么之一次全量传输会耗费比较长时间,且文件传输过程中Master可能无法提供服务,也就是说服务会中断,对于关键服务,这个后果也是很可怕的。

以上1.2.3.4根本问题的原因都离不开系统io瓶颈问题,也就是硬盘读写速度不够快,主进程 fsync()/write() 操作被阻塞。

5.单点故障问题

由于目前Redis的主从渗滑复制还不够成熟,所以存在明显的单点故障问题,这个目前只能自己做方案解决,如:主动复制,Proxy实现Slave对Master的替换等,这个也是Redis作者目前比较优先的任务之一,作者的解决方案思路简单优雅,详情可见 Redis Sentinel design draft 

总结

Master更好不要做任何持久化工作,包括内存快照和AOF日志文件,特别是不要启用内存快照做持久化。

如果数据比较关键,某个Slave开启AOF备份数据,策略为每秒同步一次。

为了主从复制的速度和连接的稳定性,Slave和Master更好在同一个局域网内。

尽量避免在压力较大的主库上增加从库

为了Master的稳定性,主从复制不要用图状结构,用单向链表结构更稳定,即主从关系为:Master

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