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【閱讀筆記】Redis

2020-12-03 07:36:33 軟體設計

記憶體模型

  1. 記憶體劃分

    1. 資料本身
    2. redis行程運行本身需要的記憶體
    3. 緩沖區
    4. 記憶體碎片
  2. 存盤細節

    1. 資料模型

      1. dicEntry:每一個鍵值對(Key-Value)都會有一個dicEntry,
      2. Key:redis key,以SDS的格式存盤
      3. redisObject:redis value,以redisObject的格式存盤,
    2. jemalloc

      redis默認的記憶體分配器,

    3. RedisObject

      redis中的所有資料都是以RedisObject的形式存盤的,

      typedef struct redisObject {
        unsigned type:4;
        unsigned encoding:4;
        unsigned lru:REDIS_LRU_BITS; /* lru time (relative to server.lruclock) */
        int refcount;
        void *ptr;
      } robj;
      
    4. SDS

      SDS(Simple Dynamic String),Redis采用SDS來標識字串

      struct sdshdr {
          int len;
          int free;
          char buf[];
      };
      

      buf表示位元組陣列,用來存盤字串;len表示buf已使用的長度,free表示buf未使用的長度,下面是兩個例子,

  3. 物件型別

    redis支持五種型別的資料,

    1. 字串

      • redis最基礎的型別,字串的長度不能超過512MB
    2. 哈希

      • 哈希時redis支持的五種資料型別一直,redis作為key-value資料庫本身所使用的資料結構
    3. 串列

      • 串列(list)用來存盤多個有序的字串,每個字串稱為元素;

      • 一個串列可以存盤2^32-1個元素,

      • Redis中的串列支持兩端插入和彈出,并可以獲得指定位置(或范圍)的元素,可以充當陣列、佇列、堆疊等,

    4. 集合

      • 集合(set)與串列類似,都是用來保存多個字串;
      • 集合與串列有兩點不同:集合中的元素是無序的,因此不能通過索引來操作元素;集合中的元素不能有重復,
      • 一個集合中最多可以存盤2^32-1個元素;
      • 除了支持常規的增刪改查,Redis還支持多個集合取交集、并集、差集,
    5. 有序集合

      • 有序集合與集合一樣,元素都不能重復;
      • 但與集合不同的是,有序集合中的元素是有順序的,
      • 與串列使用索引下標作為排序依據不同,有序集合為每個元素設定一個分數(score)作為排序依據,

持久化

持久化即備份,這是高可用的策略之一,有了備份,就可以在Redis故障通過備份進行恢復,redis持久化主要有RDB和AOF,

  1. RDB

    RDB(Redis DataBase),基于策略定時將redis記憶體中的資料保存到硬碟,需要時可以通過這個備份檔案進行恢復,

  2. AOF

    AOF(Append Only File),是把每次redis執行的命令記錄到日志檔案中(類似于MySql的Bin log),當Redis啟動時可以通過執行log中的命令來恢復資料,

主從復制

主從復制,是把一臺redis服務器上資料復制到其他服務器的機制,其中前者被稱為主節點(master),后者被稱為從節點(slave),

上面說的持久化是解決單機備份問題(記憶體到硬碟),主從復制主要解決資料在多機器之間的熱備份,實作負載均衡和故障恢復,

主從復制的主要主要作用:

  1. 資料冗余:資料熱備,多機備份,
  2. 故障恢復:當主節點出現問題時,可以讓從節點提供服務,是一種功能的冗余,
  3. 負載均衡:可以讓主節點寫,從節點多,可以把壓力分配到多個從節點,從而實作負載均衡,
  4. 高可用基石:主從復制時實作哨兵和集群的基礎,

哨兵

哨兵,Redis sentinel,在主從復制的基礎上實作故障恢復的自動化,其核心功能是主節點(master)的自動故障轉移

主要功能:

  1. 監控(Monitor):哨兵不斷檢查主節點和從節點是否正常作業
  2. 自動故障轉移(Automatic failover):主節點不正常時,哨兵啟動自動故障轉移,它會將失效主節點的其中一個從節點升級為新的主節點,并讓其他從節點從這個新的主節點復制資料,
  3. 配置提供著(Configuration provider):客戶端可以通過哨兵來獲取主節點地址,
  4. 通知(Notification):哨兵可以把故障轉移結果通知給客戶端,

架構

它由兩部分組成,哨兵節點和資料節點:

  1. 哨兵節點:哨兵系統由一個或多個哨兵節點組成,哨兵節點是特殊的redis節點,不存盤資料

  2. 資料節點:主節點和從節點都是資料節點,

集群

持久化實作了單機的備份,主從解決了多機的熱備份,以及讀的操作的負載均衡,最終通過哨兵實作了主節點的自動故障遷移,

目前還有一個核心問題,主節點只有一個,寫操作只能寫到一個節點,還沒有實作負載均衡,存盤能力完全受限于單機的存盤能力,

集群就是用來解決寫操作負載均衡的問題,其核心就是資料分片,集群將資料分散到不同的集群上,解決單機存盤能力受限的問題,

閱讀的博客:https://www.cnblogs.com/kismetv/category/1186633.html

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