Redis学习历程(三) - 全局命令、数据结构及单线程架构

一、全局命令

针对 键 来说的一些通用的命令。

二、数据结构和内部编码

Redis五种数据结构分别是：string（字符串）、hash（哈希）、list（列表）、set（集合）、zset（有序集合），但这些只是 Redis 对外的数据结构。如图所示：

对于每种数据结构，实际上都有自己底层的内部编码实现，而且是多种实现。这样 Redis 会在合适的场景选择合适的内部编码，如图所示：

如上图所示，每种数据结构都有两种以的内部编码实现。例如 list 数据结构 包含了 linkedlist 和 ziplist 两种内部编码。同时有些内部编码，例如 ziplist，可以作为多种外部数据结构的内部实现，可以通过 object encoding 命令查询内部编码：

127.0.0.1:6379> object encoding hello
"embstr"
127.0.0.1:6379> object encoding mylist
"quicklist"

可以看到键 hello 对应值的内部编码是 embstr，键 mylist 对应值的内部编码是 ziplist。

Redis 这样设计有两个好处：

• 可以改进内部编码，而对外的数据结构和命令没有影响。例如 Redis3.2 提供的 quicklist，结合了 ziplist 和 linkedlist 两者的优势，为列表类型提供了一种更加高效的内部编码实现。
• 不同内部编码 可以在不同场景下发挥各自的优势。例如 ziplist 比较节省内存，但是在列表 元素比较多的情况下，性能会有所下降，这时候 Redis 会根据 配置，将列表类型的内部实现转换为 linkedlist。

三、单线程架构

Redis 使用了单线程架构和 I/O 多路复用模型来实现高性能的内存数据库服务。那为什么单线程还能这么快，下面分析原因：

1. Redis 将所有数据放在内存中，内存的响应时长大约为 100 纳秒，这是 Redis 达到每秒万级别访问的重要基础。
2. 单线程避免线程切换和竞态产生的消耗。CPU 不需要上下文切换带来的性能损耗以及处理锁的问题。
3. Redis 使用 epoll 作为 I/O 多路复用技术的实现，再加上 Redis 自身的事件处理模型将 epoll 中的连接、读写、关闭都转换为事件，从而不用不在网络 I/O 上浪费过多的时间，如图所示：
   

本文参考
1.《Redis 开发与运维》
2. https://juejin.im/post/5bb01064e51d453eb93d8028#heading-11