深入探究Redis存儲原理

Redis是用C語言開發的一個開源的高性能鍵值對（key-value）內存數據庫。

Redis數據存儲原理

** 存儲結構如圖：**

redisDB、dict、dictht、dictEntry、RedisObject的存儲結構關系如圖：

占的字節數：

dictEntry ：16字節、RedisObject：12字節、sds：8字節 + 字符串長度

我們現在思考，如果一個10字節的key，需要多少存儲空間呢？

16+12+8+10+1=47*2（exprires也需要同樣的空間所以乘以倍數）

結論：在key設置的時候盡量的少的字節，避免空間的浪費；

內存清理方式：

• 定期清理

  隨機取樣的方式，如果清理的比例大于25%，繼續。如下圖：

• 惰性刪除：被動刪除策略，訪問時判斷;

• LFU

  volatile-lfu：對有過期時間的key采用LFU淘汰算法；
  allkeys-lfu：對全部key采用LFU淘汰算法；

• LRU

  volatile-lru:從設置了過期時間的數據集中，選擇最近最久未使用的數據釋放;
  allkeys-lru:從數據集中選擇最近最久未使用的數據釋放;

Redis數據固化方式

• RDB快照方式

  手動方式：
  
                save：阻塞當前Redis服務器，直到RDB過程完成為止；
  
        自動方式:
  
                 bgsave：fork子進程，持久化過程由子進程負責，完成后自動結束；
  
        配置項：save m n，m秒存在n次寫入，觸發bgsave  ；
  

  優點：

  對Redis性能影響低，二進制壓縮文件體積小，數據恢復塊；
  

  ** 缺點：**

  有數據丟失可能，備份文件版本兼容問題；
  

  ** 過程如圖:**

* AOF快照方式 ：

append only file,日志形式記錄寫入指令,實時持久化;**命令寫入過程：**

• AOF文件重寫
  • fork子進程不影響父進程處理請求
  • 子進程雙寫，確保數據不丟失
  • 手動觸發：調用bgrewriteaof命令
  • 被動觸發：
    • auto-aof-rewrite-min-size
    • auto-aof-rewrite-percentage
    • aof_current_size
    • aof_base_size

過程如圖：

Redis重啟恢復過程：

注意：重啟的過程中需要注意：如果開啟RDB模型，未開啟AOF模式，而在重啟的時候開啟AOF模式，這是RDB****的數據就會覆蓋掉。

Redis可靠性保障

• 主從模式

  啟動時，全量同步Slave。增量同步，運行ID（Master啟動時生成），同步給Slave，通過復制偏移量確定具體同步位置；
  

具體同步過程如下圖所示：

• 哨兵模式

  不斷地檢查Master和Slave是否運作正常，發現故障通知管理員和客戶端，自動主從切換，更新配置信息，客戶端應用初始化時連接Sentinel獲取節點信息；
  

哨兵模式架構：

• 集群模式

  無需Sentinel哨兵，支持水平擴容，自動遷移。

缺點：

不支持批量操作,客戶端路由，兩次交互，存在性能問題，如圖：