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傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫遵循ACID原則，而NOSQL遵循CAP原則。
Consistency（一致性）: 所有節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)間具有相同的數(shù)據(jù)
Availability（可用性）：集群中一部分節(jié)點(diǎn)失效后，集群整體保證響應(yīng)客服端的讀寫請求
Partition tolerance（分區(qū)容災(zāi)性）：系統(tǒng)中任意信息的丟失或失敗不會影響系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。
任何時(shí)候，最多滿足以上兩點(diǎn)，在分布式存儲中，分區(qū)容災(zāi)性是必須的，所以在一致性和可用性上要做出權(quán)衡。redis在一致性上做出了妥協(xié)，采用結(jié)果最終一致性的弱化處理數(shù)據(jù)異步復(fù)制。
redis演變
復(fù)制
redis提供復(fù)制功能，用戶可以通過復(fù)制master來創(chuàng)建多個(gè)slave。只要主從服務(wù)器之間通信正常，會保持相同的數(shù)據(jù)，master會一直將自身的數(shù)據(jù)更新至slave。解決了master的讀壓力。
哨兵
redis sentinel 在分布式系統(tǒng)中，監(jiān)控主從服務(wù)器，在master下線，會自動進(jìn)行故障轉(zhuǎn)移，保證了系統(tǒng)的高可用。
集群（proxy）
通過增加proxy層來進(jìn)行數(shù)據(jù)分片，減輕redis的寫壓力。但是proxy層無法保證高可用，維護(hù)成本增加。
集群（直連型）
去除proxy層，無中心架構(gòu)；通過選舉制實(shí)現(xiàn)故障轉(zhuǎn)移，完成slave到master的角色轉(zhuǎn)換；節(jié)點(diǎn)可動態(tài)擴(kuò)張；通過增加slave節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)高可用；數(shù)據(jù)按照slot存儲，節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)可共享。
redis數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
redis以 key-value 鍵值對 作為存儲方式。支持多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
String
string是redis使用最多的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之一，value大小不能超過512M，set的時(shí)候，可以不用引號。
值可以是字符串，整數(shù)，浮點(diǎn)數(shù)。
若值為數(shù)字，做運(yùn)算時(shí)，redis會自動進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
| 命令 | 說明 |
|---|---|
| SET key value | 定義key并賦值 |
| GET key | 獲取key的值 |
| DEL key | 刪除key |
| APPEND key value | 末尾追加，字符串拼接 |
| STRLEN key | 獲取字符串長度 |
| INCR key | 自增 |
| DECR key | 自減 |
| INCRBY key increment | 按指定步長增長 |
| DECRBY key increment | 按指定步長減少 |
| SETEX key seconds value | 同時(shí)設(shè)置過期時(shí)間，同EXPIRE，可使用TTL查看剩余時(shí)間 |
List
鏈表上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含一個(gè)字符串。鏈表的兩端都可以進(jìn)行讀寫。
| 命令 | 說明 |
|---|---|
| LPUSH key value | 向鏈表左端添加元素value |
| RPUSH key value | 向鏈表右端添加元素value |
| LPOP key | 從鏈表左側(cè)讀取并移除元素 |
| RPOP key | 從鏈表右側(cè)讀取并移除元素 |
| LINDEX key index | 按index讀取vaule |
| LRANGE key start stop | 讀取指定范圍的元素 |
| BRPOP key[key ...] timeout | 阻塞的方式從鏈表右側(cè)彈出元素,如果元素為空，阻塞等待，直到超時(shí)或者有值返回 |
| BLPOP key[key ...] timeout | 阻塞的方式從鏈表右側(cè)彈出元素,如果元素為空，阻塞等待，直到超時(shí)或者有值返回 |
Set
無序且無重復(fù)的字符串集合
常用命令：
| 命令 | 說明 |
|---|---|
| SADD key value | 向key中添加元素value，成功返回1，失敗返回0 |
| SREM key value | 從key中移除元素value，成功1，失敗0 |
| SMEMBERS key | 列出key中所有元素 |
| SISMEMBER key value | 判斷key中是否存在元素value，沒找到0 |
zset
有序的set集合，通過浮點(diǎn)數(shù)score來實(shí)現(xiàn)。
元素a，b,若a.score>b.score,則a>b;若a.score=b.score,a>b,則a>b。
| 命令 | 說明 |
|---|---|
| ZADD key score member | 向key集合中插入memeber，設(shè)置score |
| ZRANGE key start stop | 讀取指定范圍類元素 |
| ZRANGEBYSCORE key min man | 按照score的范圍讀取元素 |
| ZREM key member | 移除元素 |
hash
包含key,value的散列表。
| 命令 | 說明 |
|---|---|
| HMSET key field value [field value ...] | 添加值 |
| HGET key field | 取值 |
| HMGET key field [field ...] | 取值 |
| HGETALL key | 獲取所有元素 |
| HDEL key field [field ...] | 刪除指定字段 |
事務(wù)
因?yàn)閞edis是單線程來處理所有client的請求，所以redis對事務(wù)的處理比較簡單，通過一個(gè)類似阻塞隊(duì)列的東西保證一個(gè)client發(fā)起的事務(wù)中的命令可以順序執(zhí)行，中間不會插入其他client的命令。
通過 EXEC 命令來開啟一個(gè)事務(wù)，DISCARD取消事務(wù)，EXEC結(jié)束事務(wù)
發(fā)布訂閱
發(fā)布訂閱（pub/sub）是類似觀察者模式的一種消息通信模式，發(fā)送者(pub)發(fā)送消息，訂閱者(sub)接收消息。
ps.網(wǎng)上找的圖
SUBSCRIBE 訂閱主題,開啟通道，獲取消息
PUBLISH 推送消息
UNSUBSCRIBE 取消主題
持久化
為了防止服務(wù)宕機(jī)內(nèi)存數(shù)據(jù)丟失，redis提供了三種持久化方式：RDB（deafult）,AOF,RDB和AOF同時(shí)使用。
RDB:
定時(shí)調(diào)用 rdbSave 函數(shù)，將內(nèi)存數(shù)據(jù)寫入一個(gè)dump.rdb，如果文件存在，替換。
操作 rdbSave 函數(shù)有兩種命令，SAVE和BGSAVE
SAVE命令會直接調(diào)用rdbSave函數(shù)，在RDB文件保存期間，主進(jìn)程會被阻塞，服務(wù)端無法處理客戶端請求，保存完成，喚醒主線程。
BGSAVE命令會先fork一個(gè)子進(jìn)程，由子進(jìn)程調(diào)用 rdbSave 函數(shù)，不會阻塞主進(jìn)程，服務(wù)端仍可服務(wù)客戶端，保存完成，子進(jìn)程會向主進(jìn)程發(fā)送通知。
在redis服務(wù)啟動或重啟時(shí)，會調(diào)用 rdbLoad 函數(shù)，加載磁盤中的RDB文件到內(nèi)存中。
+-------+-------------+-----------+-----------------+-----+-----------+
| REDIS | RDB-VERSION | SELECT-DB | KEY-VALUE-PAIRS | EOF | CHECK-SUM |
+-------+-------------+-----------+-----------------+-----+-----------+
|<-------- DB-DATA ---------->|
保存策略：
save 900 10 #900s內(nèi)超過10個(gè)key被修改，發(fā)起快照保存。
AOF:
append-only-file,以協(xié)議（RESP）文本的方式，把數(shù)據(jù)庫的命令操作參數(shù)追加到aof文件中。
這個(gè)過程分為三步：
1.命令傳播：Redis 將執(zhí)行完的命令、命令的參數(shù)、命令的參數(shù)個(gè)數(shù)等信息發(fā)送到 AOF 程序中。
2.緩存追加：AOF 程序根據(jù)接收到的命令數(shù)據(jù)，將命令轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議的格式，然后將協(xié)議內(nèi)容追加到服務(wù)器的 AOF 緩存中。
3.文件寫入和保存：AOF 緩存中的內(nèi)容被寫入到 AOF 文件末尾，如果設(shè)定的 AOF 保存條件被滿足的話， fsync 函數(shù)或者 fdatasync 函數(shù)會被調(diào)用，將寫入的內(nèi)容真正地保存到磁盤中。
AOF支持三種保存模式：
1.AOF_FSYNC_NO ：不保存。
2.AOF_FSYNC_EVERYSEC ：每一秒鐘保存一次。（不阻塞主進(jìn)程）
3.AOF_FSYNC_ALWAYS ：每執(zhí)行一個(gè)命令保存一次。（阻塞主進(jìn)程）
參考文獻(xiàn) -- 《Redis設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》
可以看到 rdb文件中存儲的數(shù)據(jù)，aof文件中存儲的是命令+數(shù)據(jù)，而且aof的文件可讀性更高。
除此之外，AOF的更新頻率高于RDB，優(yōu)先加載aof。
復(fù)制
redis的復(fù)制方式有兩種，一種是主（master）-從（slave），一種是從（slave）-從（slave）。
配置方式：
# 復(fù)制一份配置文件 cp redis.conf slave.conf
# 修改slave的配置 slaveof ip port
# 修改master的配置 bind 0.0.0.0
# 啟動slave ./redis-server ../slave.conf &
集群
在redis集群中，引入了hash槽-slot的概念。
集群中的節(jié)點(diǎn)node，共同分配16384個(gè)slot，所以集群中節(jié)點(diǎn)最多只能有16384個(gè)，所有的key都對映射到對應(yīng)的slot中。
redisCluster通過CRC16(key)/16384 來計(jì)算key屬于哪個(gè)槽。
通過為每個(gè)node分片不同數(shù)量的slot，按照槽來分片，可以控制不同節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)量和請求數(shù)。
redisCluster的特點(diǎn)：
1.節(jié)點(diǎn)自動發(fā)現(xiàn)
2.slave->master 選舉,集群容錯(cuò)
3.支持rehsard在線分片
4.節(jié)點(diǎn)直連型，不需要proxy層
5.所有節(jié)點(diǎn)彼此互連（ping-pong）
數(shù)據(jù)遷移
當(dāng)我們需要新增節(jié)點(diǎn)時(shí)，只需要從以往節(jié)點(diǎn)中分配部分slot到新節(jié)點(diǎn)；需要?jiǎng)h除節(jié)點(diǎn)時(shí)，先把該節(jié)點(diǎn)的slot轉(zhuǎn)移到其他節(jié)點(diǎn)，然后刪除即可。這個(gè)功能極大方便了集群的線性擴(kuò)展或縮容，并不會造成集群不可用的狀態(tài)。
在slot遷移過程中，masterA狀態(tài)為MIGRATING，masterB狀態(tài)為IMPORTING。
真正改變node映射的是鍵空間遷移。
src目錄下的集群管理命令redis-trib.rb支持reshard的手動在線遷移方式。
| 命令 | 說明 |
|---|---|
| call | 在集群全部節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行命令 |
| set-timeout | 設(shè)置集群節(jié)點(diǎn)間心跳連接的超時(shí)時(shí)間 |
| del-node | 從集群中刪除節(jié)點(diǎn) |
| reshard | 在線遷移slot |
| check | 檢查集群 |
| import | 將外部redis數(shù)據(jù)導(dǎo)入集群 |
| add-node | 將新節(jié)點(diǎn)加入集群 |
| create | 創(chuàng)建集群 |
| info | 查看集群信息 |
| fix | 修復(fù)集群 |
| rebalance | 自動平分集群節(jié)點(diǎn)slot數(shù)量 |
