从个人电脑上的软件到基于计算机网络的分布式系统，存储系统是基础环节，同时也承担着整个系统的数据责任。应用程序离不开数据存储。关系数据库的诞生，为软件系统的发展开辟了一个新纪元。互联网应用中大量的非结构化数据，为非关系型数据库——NoSQL提供了广泛的应用场景。NoSQL技术无缝集成，具有高扩展性，许多技术同时具有高分布和高性能，也是大数据分析的存储基石。大多数时候，他们完成了现有RDBMS技术实现的架构，例如缓存服务器、搜索引擎、非结构化存储、易失性信息存储等。大致可以分为4类：Key/valueNoSQLColumnstorageNoSQLDocument-面向存储NoSQL图存储NoSQL这些NoSQL的应用场景请参考《NoSQL 之于大数据》。面对这些NoSQL，如果你只需要掌握一种NoSQL，那可能就是key/value类型的Redis。什么是RedisRedis是一个开源（BSD许可）的内存数据结构存储系统，可以用作数据库、缓存和消息中间件。它支持多种类型的数据结构，例如字符串、哈希、列表、集合、排序集合和范围查询、位图、hyperloglogs和地理空间索引半径查询。Redis内置复制、LUA脚本、LRU驱动的事件、事务和不同级别的磁盘持久化，并通过Redis哨兵（Sentinel）和自动分区（Cluster）提供高可用性。以上来自redis.cn上的介绍。简单的说，Redis是一个支持多种数据结构并且可以持久化的高性能NoSQL数据库。Redis存储实现Redis是一个key/value存储类型的NoSQL数据库，性能高达100,000qps。一般的存储实现系统如下：一个RedisServer包含N个redisDb，redisDb有dict指针和过期时间指针。核心是dictEntry指针链表的指针，每个具体的dictEntry链表节点存储任意类型的key和value，key和value都可以是redisObject。可以认为指针链表的特性对redis的性能有着重要的影响。Redis中数据结构和存储实现的关系如下：INT压缩存储String，常量数字对象共享。SDS存储字符串、变长字符数组、共享公共字符串等，使用双端列表LINKEDLIST存储列表，支持双向遍历。HT是哈希表，存储set和hash，根据填充率缩放，支持事件触发。INTSET压缩存储集，编码为int16_t/int32_t/int64_t。SKIPLIST存储有序集合，结合dict处理zset。ZIPLIST通过双端指针压缩存储散列、列表和zset。Redis存储实现中的网络模型支持Epoll/Select/Kqueue等，事件模型主要是TimeEvent/FileEvent。由于FileEvent处理器是单线程的，redis是单线程模型。Redis单线程模型是纯内存操作。核心是基于非阻塞IO多路复用机制。单线程模型避免了多线程频繁的上下文切换问题，因此整体存储性能非常高。Redis的常用命令集Redis简单易用。为了方便记忆，命令集分类如下：接入Redis的客户端种类繁多，几乎涵盖了大部分主流编程语言：Redis集群部署Redis从2.4版本开始可以用于生产环境稳定可用。2.6版本引入了Lua脚本和看门狗。2.8版本优化主从同步，开始支持Sentinel和HyperLog。Redis2.x集群主要通过主从同步实现，数据异步复制增量同步。有限状态机在主从同步和数据持久化中起着重要作用。通过快照实现数据持久化，通信协议为RESP，一种易于实现和理解的二进制安全协议。AOF最终通过fsync写入磁盘，实现数据持久化。Redis从3.0开始支持集群，集群内节点之间采用的Gossip分布式协议。根据多数原则判断节点是否宕机，八卦协议传播判断信息，选举新的替代者，八卦协议传播选举结果。RedisCluster可以实现自动故障转移、副本迁移和在线重新分片。分片变更和数据迁移也通过gossip协议约定。但是，Redis集群也有缺点。例如，随着节点的增加，故障转移会显着增加。八卦传播信息需要一段时间，整个机房的切换比较慢。key同步阻塞的迁移对读写影响很大，Gossip协议的调试难度很大，会给排错带来很多不便。关注redis官网，可以看到redis4.0以来的很多新变化。Redis的常见应用Redis的应用范围很广，在key/valueNoSQL中有突出的表现，甚至在某些方面与基于文档的NoSQL-MongoDB有着相似的作用。Redis、Memcache和MongoDB的对比如下图所示：根据用户ID获取用户相关数据是互联网应用中常见的场景。此类数据读写量大，但单条数据长度不长，部分Field更新频繁等，一般采用redis等key/value数据库实现。Redis在内存中递增或递减数字方面做得非常出色。集合（Set）和有序集合（SortedSet）也使得执行这些操作变得非常简单。Redis只是提供了这两种数据结构。因此，对于排行榜场景和分布式锁服务，Redis可以提供高高性能的分布式锁服务，比如电商闪购场景，全局自增ID等。对于系统架构，Redis有时甚至成为缓存的代名词。关于Redis在分布式缓存中的各种应用，可以参考本书的很多章节《深入分布式缓存——从原理到应用》。深入Redis，还可以发现很多有趣的用法，比如用redis做消息队列等，一篇文章很难描述Redis，但可以作为整个栈掌握的基础。【参考阅读】https://www.redislabs.com/https://www.redis.io/http://www.redis.cn/
