Redis设计原理简介

  1. 键值存储模型

    • Redis是一个基于内存的键值对存储系统,它支持五种基本数据结构(字符串String、哈希Hash、列表List、集合Set、有序集合Sorted Set)以及几种高级数据结构如Bitmaps、HyperLogLogs等。
  2. 单线程架构

    • Redis采用单线程模型处理客户端请求,但这并不意味着Redis性能受限。相反,Redis利用高效的I/O多路复用技术(如epoll、kqueue)监听多个客户端连接,使得单线程能够并发处理多个客户端请求,避免了多线程上下文切换带来的开销。
  3. 内存管理

    • Redis将所有数据存储在内存中,同时提供了多种持久化方案(RDB和AOF)保证数据不会因服务器重启而丢失。其内部使用高效的内存分配器jemalloc来管理内存,减少碎片。
  4. 数据结构和编码

    • Redis的所有数据结构都是基于C语言实现的,并且针对不同场景进行了优化,例如动态字符串SDS可高效执行字符串操作,哈希表dict采用渐进式rehash算法,链表list和压缩列表ziplist适应小规模数据存储等。
  5. 网络模型

    • 客户端通过TCP/IP协议与Redis服务器建立连接。服务器端通过事件驱动的方式监听并处理客户端请求,当有新的请求到来时,通过非阻塞I/O方式读取请求并执行命令。

系统架构图简述:

  • Redis节点:每个Redis实例作为一个独立的节点运行,负责处理客户端请求和维护内存中的数据。
  • 主从复制:Redis支持主从复制架构,主节点会将数据同步给从节点,从而实现数据备份和读写分离。
  • Redis Sentinel:哨兵模式提供自动化的故障检测和转移功能,增强了Redis的高可用性。Sentinel节点监控各个Redis节点的状态,并在主节点故障时自动进行故障转移,选举新的主节点。
  • Redis Cluster:集群模式下,Redis节点以组群的形式存在,数据被分割并在多个节点间分布,支持水平扩展能力,提高整体性能和存储容量。

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