自顶向下认识redis

这篇文章是我个人对redis的一些理解，可以帮助大家系统的认识redis。本文的目标读者是使用过redis，但对redis了解不深的朋友。文章内容以redis为主，也会少量提到memcached。文章从redis的设计目的、工作模式、应用场景等方面阐述，最后会讲解一些具体的应用场景，还会夹带一些代码作为“干货”。

鉴于本人水平有限，文中如有不准确的内容，敬请斧正。

redis是什么

redis是一种内存型的数据存储器，使用场景

数据库

缓存

消息代理（message broker）

同memcached对比

memcached是分布式的内存对象缓存系统，设计意图为通过缓解数据库压力来加快web应用的响应速度。

上面的描述分别被放在了redis和memcached的官网首页最显眼的位置，这也回答了redis和memcached的本质区别。

redis的工作模式

redis的工作模式为单进程，这意味着redis只能利用到一个cpu内核。

redis对请求的处理是串行的，对于同时涌进来的多个请求，redis首先把请求存入队列，按请求到达的先后顺序串行处理。

了解单进程和串行这两个特点，有助于我们使用redis时“扬长避短”。

之前有同事提到过，为何redis不适合存储大块的数据？从redis的工作模式我们可以窥知一二：大块的数据意味着需要较长的io时间，包括内存io和网络的io，cpu资源在io过程中是一直被占用的，这会阻塞其它请求，从而影响redis的整体性能。

数据类型

大家对redis的数据类型已经比较熟悉了，主要有以下5种。

string

list

hash

set

sorted set

各种数据类型的常用操作

string

set，get，setnx，setex，psetex

拼接

增加、减少（整数型字符串）

位操作

list

入列，出列（这两个命令都有阻塞模式）

按排位获取部分元素

hash

设置某个索引

获取某个索引

增加/减少某个索引的值（整数型字符串）

获取所有索引的值

set

集合是一个数学概念，啰嗦提一下：集合中的元素都是唯一的

加入元素

删除元素

检查元素是否在集合

获取集合中的元素数量

取差集/并集/交集

元素转移（从集合a移至集合b）

zset

有序集合，每个元素都有一个分值，用于对元素进行排序

取交集/并集

获取一个元素的rank

获取分值在某个范围内的元素数量

获取分值在某个范围内的元素

按rank范围获取元素

redis事务

redis事务和我们熟悉的mysql事务有所区别，它们的相同在于都是对一个或一组命令的打包执行，不同的地方在于redis事务不可回滚。

redis的事务具有原子性，一个事务的执行有两种结果

完全执行

完全不执行

一些不可抗力因素除外，如服务挂掉，服务器断电。redis事务是一个独立的请求，执行过程中会阻塞其它请求。

实现redis事务有以下两种方式

multi-exec

lua脚本

multi-exec

127.0.0.1:6380[1]> set counter1 1
OK
127.0.0.1:6380[1]> set counter2 2
OK
127.0.0.1:6380[1]> set counter3 3
OK
127.0.0.1:6380[1]>
127.0.0.1:6380[1]>
127.0.0.1:6380[1]> multi
OK
127.0.0.1:6380[1]> incr counter1
QUEUED
127.0.0.1:6380[1]> sadd counter2 1
QUEUED
127.0.0.1:6380[1]> incr counter3
QUEUED
127.0.0.1:6380[1]> exec
1) (integer) 2
2) (error) WRONGTYPE Operation against a key holding the wrong kind of value
3) (integer) 4

从上面的事务执行输出可以看到，我们的sadd执行出错了，原因是操作的数据类型不正确，但redis没有中止整个事务，而是继续往下执行。redis这么做是有道理的，见参考文献1。

multi-exec和watch的组合可以实现类似于mysql事务的功能，如果被watch的key在事务执行前被修改了，redis会放弃执行事务。

lua脚本

和multi-exec相比，lua脚本的优势在于灵活性，也可以减少一定的网络时间消耗（为什么？）。

鉴于redis的工作模式，不建议用lua脚本实现耗时较长的事务。

下面模拟了lua脚本的执行阻塞其它请求的场景，大家可以亲自试一下。

client 1

eval "local i=0; while(i<1000000) do redis.call('keys', '*'); i=i+1; end" 0

client 2

incr counter

redis的实际应用

锁

类型：string

命令：setnx name alice |set name alice NX

返回true则锁定成功，否则锁定失败

了解了redis的工作模式，就知道为什么用redis实现锁是如此容易了。用memcache也可以实现锁，但代码层面要复杂一些，参见memcached.cas。

事件队列

类型：zset

命令：zadd，zrangebyscore，zrem

适合存储一些需要顺序处理的事件，将事件的score值设为时间戳或自增id即可。为什么用list不可以？

计数器

类型：string

命令：incr

抽奖限额

类型：string

命令：incrby

某活动的现金红包每天最多只能发送10000元。下面是这段逻辑的伪代码，如果能够举一反三，这段代码将大有用武之地。大家可以用并发测试工具测试这段代码，如果发现了bug，或者能有更好的实现方式，请不要告诉我 -_-

$key = 'max_amount';
$amountLimit = 10000;

if (!$currAmount = Redis::get($key)) {
$currAmount = 9990;          // 从持久化数据库获取当前已发放金额
// 初始化
Redis::setnx($key, $currAmount);
}

if ($currAmount >= $amountLimit) {
// 超出限额退出
}

// 抽奖金额
$rewardAmount = 10;
if ($rewardAmount > $amountLimit - $currAmount) {
$rewardAmount = $amountLimit - $currAmount;
}
if (Redis::incrby($key, $rewardAmount) > $amountLimit) {
// 超出限额退出
} else {
// 成功抽奖
}

初始化为何用setnx，用set可以吗？

最后为何使用incrby，不用可以吗？

总结

文章内容不多，所谓的干货更少，这和作者的水平有关，也和文章的定位有关。细心的朋友可能发现了，文中有一些内容是带有问号的，有兴趣的朋友可以加以思考。

如果这篇文章能帮到你，不妨点个赞；如果能给我一些具体的反馈，那就完美了。

参考文献

1. redis事务 http://redisdoc.com/topic/transaction.html