最受歡迎的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)！

作為當(dāng)今廣受歡迎的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)，Redis以其卓越的性能和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景著稱。

千古無同局，葉底能否藏花，我們未來印證，愿此心法能讓你學(xué)有所成！

下面就讓碼哥帶我們一探本書的究竟，提前領(lǐng)略一下其中精彩紛呈的內(nèi)容吧~~

文/碼哥

1打磨只為呈現(xiàn)完美的作品

Chaya：碼哥，Redis 這么快，你咋就這么慢呢？從戀愛到生娃都沒你這么久。

寫書的難度可比寫公眾號(hào)文章大多了。公眾號(hào)的文章，可能有一些錯(cuò)別字，也有可能存在語病。

編寫書的話，要求嚴(yán)格多了，語言要精準(zhǔn)正確，不能存在錯(cuò)別字和語病，內(nèi)容需要循序漸進(jìn)有層次感，還要經(jīng)過出版社老師的多次審核、校正，每一段話和文字都是我們精心「雕刻」的成果。

此外，我經(jīng)過多年對(duì) Redis 的深耕，花了很多時(shí)間重新梳理了 Redis 技術(shù)架構(gòu)，加入了 Redis 6.0 ~ 7.0 版本的各種全新特性，從更深層次的角度挖掘底層實(shí)現(xiàn)原理，并盡量用風(fēng)趣幽默的語言和 158 張圖片解釋難懂的技術(shù)點(diǎn)。

作為后端開發(fā)者的我深刻知道，學(xué)習(xí)是一件比較難的事情，所以我就想著站在開發(fā)者的角度，用擬人化、場(chǎng)景化詼諧幽默的言語，再加撩人心弦又準(zhǔn)確圖片讓讀者輕松愉快地學(xué)習(xí) Redis 實(shí)現(xiàn)原理和開發(fā)實(shí)戰(zhàn)技巧。

總之一句話，每一個(gè)章節(jié)都經(jīng)過反復(fù)推敲，只為呈現(xiàn)出最精彩的內(nèi)容給你們。在我花費(fèi)了大量精力更系統(tǒng)更全面地規(guī)劃，以及出版社老師不斷編排打磨，《Redis 高手心法》紙質(zhì)書成為了去繁存簡(jiǎn)，精益求精的作品，就好像從鋼鐵俠戰(zhàn)甲馬克1 號(hào)，進(jìn)化到成功拿下滅霸一血的馬克 85 戰(zhàn)甲。

Chaya：網(wǎng)絡(luò)資料很多，但碎片化嚴(yán)重，如何才能成為 Redis 高手，建立完整的知識(shí)框架？

本書基于 Redis 7.0 版本的源碼來講解，并建立了一個(gè)完整的 Redis 知識(shí)框架，從全局視角整理 Redis 知識(shí)體系，結(jié)合難點(diǎn)給出158 張圖片，希望能讓你們更容易理解。

對(duì)于一門技術(shù)，如果只接觸了零散的技術(shù)點(diǎn)，沒有在腦海里建立?個(gè)完整的知識(shí)框架和架構(gòu)體系，沒有系統(tǒng)觀，就會(huì)很吃力，而且會(huì)出現(xiàn)一看好像會(huì)，過后就忘記，?臉懵逼的情況。

我會(huì)引導(dǎo)大家從全局出發(fā)，帶著問題去尋找答案，嘗試輸出對(duì)一個(gè)技術(shù)點(diǎn)的思考和理解。

?起搭建?套完整的知識(shí)框架， 學(xué)會(huì)從全局視角整理整個(gè)知識(shí)體系。

2欲練此功不必自宮只需放松

本書的特點(diǎn)是 Redis 化身成人，將復(fù)雜的概念與實(shí)際案例相結(jié)合，以簡(jiǎn)潔詼諧幽默的方式，為你揭示 Redis 的精髓。

從 Redis 作為第一人稱視角出發(fā)，以擬人故事化的方式和詼諧幽默的語言與各路“神仙”對(duì)話，配合 158 張圖片，由淺入深循序漸進(jìn)地講解 Redis的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)原理。

現(xiàn)在新書上市，優(yōu)惠力度特別大，原價(jià) 100，現(xiàn)在 5 折優(yōu)惠，只需要 50 靈石，推薦大家趁著這個(gè)機(jī)會(huì)，趕緊沖一波，拍下《Redis 高手心法》 秘籍，早日修煉天階斗技。

由于篇幅有限，接下來我從書中摘取少量內(nèi)容，給大家感受下文字和圖片的溫度......

2.1底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)原理

天下武功，無堅(jiān)不摧，唯快不破!我的名字叫 Redis，全稱是 Remote Dictionary Server。

Chaya：我知道你支持很多種數(shù)據(jù)類型，對(duì)于不同的數(shù)據(jù)類型，底層應(yīng)該用了多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)吧？

Chaya 小姐姐很聰明，我給開發(fā)者提供了 String（字符串）、Hashes（散列表）、Lists（列表）、Sets（無序集合）、SortedSets（可根據(jù)范圍查詢的排序集合）、Bitmap（位圖）、HyperLogLog、Geospatial（地理空間）和 Stream（流）等數(shù)據(jù)類型。

為了在速度和內(nèi)存占用之間找到最優(yōu)解，我設(shè)計(jì)了多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。總之為了實(shí)現(xiàn)多快好省（支持?jǐn)?shù)據(jù)類型多、速度快、好用、節(jié)省內(nèi)存）。

MySQL:“就拿 Sting 類型來舉例吧，C 語言本就有字符串，為嘛還自己搞了一套字符串類型，嚇唬誰呢?!”

格局能不能打開一點(diǎn)兒，我并沒有直接使用 C 語言的字符串，而是自己搞了一個(gè) SDS 的結(jié)構(gòu)體來表示字符串。

為了支持豐富和高性能的字符串操作函數(shù)、保存二進(jìn)制格式數(shù)據(jù)、節(jié)省內(nèi)存，以及實(shí)現(xiàn)“既 要又要還要”的目標(biāo)。

SDS 中的 len 字段保存了字符串的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)了 O(1) 時(shí)間復(fù)雜度獲取字符串長(zhǎng)度。

SDS 結(jié)構(gòu)有一個(gè) flags 字段，表示的是 SDS 類型。實(shí)際上 SDS 一共設(shè)計(jì)了 5 種類型，分別是 sdshdr5、sdshdr8、sdshdr16、sdshdr32 和 sdshdr64，區(qū)別在于數(shù)組的len 長(zhǎng)度和分配空間長(zhǎng)度 alloc 不同。

struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 {
   uint8_t len;
   uint8_t alloc;
   unsigned char flags;
   char buf[];
};

節(jié)省內(nèi)存

之所以這么設(shè)計(jì)，是因?yàn)槭褂貌煌?SDS 類型保存不同大小的字符串可以節(jié)省內(nèi)存。

二進(jìn)制格式數(shù)據(jù)安全

SDS 不僅可以存儲(chǔ)字符串類型數(shù)據(jù)，還能存儲(chǔ)二進(jìn)制格式數(shù)據(jù)。SDS 并不是通過“\0” 來判斷字符串結(jié)束的，而是采用 len 標(biāo)志結(jié)束，所以可以直接存儲(chǔ)二進(jìn)制格式數(shù)據(jù)。

編碼格式

我還對(duì)字符串類型的數(shù)據(jù)采用了三種編碼格式來存儲(chǔ)，分別是 int、embstr 和 raw，你可使 用 OBJECT encoding key來查找對(duì)象所使用的編碼類型。

空間預(yù)分配

當(dāng)對(duì) SDS 進(jìn)行縮短操作時(shí)，程序并不會(huì)回收多余的內(nèi)存空間，如果后面需要 append 追 加操作，則直接使用 buf 數(shù)組 alloc -len 中未使用的空間。

通過惰性空間釋放策略，避免了減小字符串所需的內(nèi)存重新分配操作。

篇幅有限，更多的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)原理詳見《Redis 高手心法》，不再一一列舉......

2.2RDB 與 AOF

Chaya：Redis 數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存，如果沒有持久化，一旦斷電或者宕機(jī)，保存在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)將全部丟失，咋辦呢？

我有兩大撒手锏，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)持久化，做到宕機(jī)快速恢復(fù)，“不丟數(shù)據(jù)穩(wěn)如山”，無須從數(shù)據(jù)庫(kù)中慢慢恢復(fù)數(shù)據(jù)。它們就是 RDB 快照和 AOF（Append Only File）。

MySQL：“在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中，程序員通常會(huì)給你配置 6GB 的內(nèi)存，將這么大的內(nèi)存數(shù)據(jù)生成 RDB 快照文件落到磁盤的過程會(huì)持續(xù)比較長(zhǎng)的時(shí)間。你如何做到在繼續(xù)處理寫命令請(qǐng)求的同時(shí)保證 RDB 與內(nèi)存中的數(shù)據(jù)一致呢？”

作為唯快不破的 NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)扛把子，我在對(duì)內(nèi)存數(shù)據(jù)做快照時(shí)，并不會(huì)暫停寫操作（讀操作不會(huì)造成數(shù)據(jù)的不一致）。

我使用了操作系統(tǒng)的多進(jìn)程寫時(shí)復(fù)制技術(shù)（Copy On Write ，COW）來實(shí)現(xiàn)快照持久化。

Chaya：“隨著寫入操作持續(xù)執(zhí)行，AOF 日志過大怎么辦？文件越大，數(shù)據(jù)恢復(fù)就越慢。”

為了解決 AOF 文件體積膨脹的問題，創(chuàng)造我的 Antirez 老哥設(shè)計(jì)了 AOF 重寫機(jī)制（AOF Rewrite），對(duì)文件進(jìn)行瘦身。

每次 AOF 重寫時(shí)，Redis 都會(huì)先執(zhí)行內(nèi)存復(fù)制操作，讓 bgrewriteaof 子進(jìn)程擁有此時(shí)的 Redis 內(nèi)存快照，子進(jìn)程遍歷Redis 內(nèi)存快照中的全部 field-value pairs，生成重寫記錄。

MySQL：在 AOF Rewrite 過程中，主進(jìn)程除了把寫命令寫入 AOF 緩沖區(qū)，還要把寫命令寫入 AOF 重寫緩沖區(qū)。一份數(shù)據(jù)要寫入兩個(gè)緩沖區(qū)，還要寫入兩個(gè) AOF 文件，產(chǎn)生兩次磁盤 I/O，太浪費(fèi)了。

上述的 AOF Rewrite 操作是 Redis 7.0 之前的邏輯，俗話說得好，“只要思想不滑坡，辦法總比困難多”。為了解決性能問題，7.0 版本開始引入 Multi-Part AOF 機(jī)制。

篇幅有限，Multi-Part AOF 具體實(shí)現(xiàn)原理詳見《Redis 高手心法》，這里不在一一列舉。

2.3主從復(fù)制架構(gòu)

Chaya：“有了 RDB 快照和 AOF 再也不怕宕機(jī)丟失數(shù)據(jù)了，但是 Redis 實(shí)例宕機(jī)了怎么辦？如何實(shí)現(xiàn)高可用呢？”

Chaya 愣了一會(huì)兒，又趕緊補(bǔ)充道：“依然記得那晚我和我的戀人鴛語輕傳，香風(fēng)急促，走在成都的街頭約會(huì)。可是這時(shí)候 Redis 忽然宕機(jī)了，無法對(duì)外提供服務(wù)，電話連環(huán) call，豈不是折煞人也“。

莫怕，為了你們的幸福。我提供了主從模式，通過主從復(fù)制，將一份冗余數(shù)據(jù)復(fù)制到其他 Redis 服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)高可用。你們放心地說溫存，說風(fēng)月。

Chaya：“master 和 slave 的同步是如何完成的呢？master 的數(shù)據(jù)是一次性傳給 slave，還是分批同步？主從正常運(yùn)行期間又怎么同步呢？要是 master 和 slave 間的網(wǎng)絡(luò)斷連了，重新連接后數(shù)據(jù)還能保持一致嗎？”

你問題怎么這么多？不要急。我知道你想安心地與戀人相會(huì)，不受 Redis 宕機(jī)導(dǎo)致的服務(wù)報(bào)警的干擾。主從數(shù)據(jù)同步分為 4 種情況。

◎ master 和 slave 第一次全量同步。

◎ master 和 slave 正常運(yùn)行期間的數(shù)據(jù)同步。

◎ master 和 slave 網(wǎng)絡(luò)斷開重連同步。

主從庫(kù)第一次復(fù)制過程大體可以分為 3 個(gè)階段：建立連接階段（準(zhǔn)備階段）、同步數(shù)據(jù)階段、發(fā)送同步期間接收的新寫命令到 slave 階段。

2.4哨兵集群

主從復(fù)制架構(gòu)面臨一個(gè)嚴(yán)峻問題：master 宕機(jī)，無法執(zhí)行寫操作，無法自動(dòng)選擇一個(gè) slave 切換為 master，也就是無法實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)切換。

Chaya 的戀人：“眼前是橡樹的綠葉，白色的竹籬笆。好想告訴我的她，這里像幅畫。一起手牽手么么噠（此處省略 10000 字）Redis 忽然宕機(jī)，我總不能把 Chaya 推開，停止甜蜜，然后打開電腦手工進(jìn)行主從切換，再通知其他程序員把地址改成新master 的信息上線？”。

如此一折騰恐，想必你心里的雨傾盆地下，萬萬使不得。所以必須有一個(gè)高可用的方案，為此，我提供一個(gè)高可用方案——哨兵（sentinel）。

哨兵是 Redis 的一種運(yùn)行模式，它專注于對(duì) Redis 實(shí)例（master、slave）運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，并能夠在 master 發(fā)生故障時(shí)通過一系列的機(jī)制實(shí)現(xiàn)選主及主從切換，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)故障切換，確保整個(gè)Redis 系統(tǒng)的可用性。

你就可以安心地與你的戀人 Chaya 在歡樂港灣約會(huì)，盡情享受甜蜜，哪怕是吵架都那么醉人，不再需要擔(dān)心 Redis 忽然宕機(jī)帶來的煩惱。

我們先從全局看哨兵，簡(jiǎn)要地了解它的整個(gè)運(yùn)作流程，接著針對(duì)每個(gè)任務(wù)詳細(xì)分析，Redis 哨兵的主要職責(zé)如下。

Chaya：“來說下實(shí)現(xiàn)原理吧。”

篇幅有限，我就不繼續(xù)細(xì)說實(shí)現(xiàn)原理的細(xì)節(jié)了，現(xiàn)在新書上市，優(yōu)惠力度很大，原價(jià) 100，現(xiàn)在 5 折優(yōu)惠，各位道友只需拿出 50 靈石，購(gòu)買查看完整版的《Redis 高手心法》進(jìn)行修煉。

3IT 大佬們對(duì)本書的贊譽(yù)

以下來自一些 IT 技術(shù)大佬對(duì)本書的推薦語。