第二章：《Redis深度历险：核心原理与应用实践》读书笔记
作者：互联网
原理篇
一、Redis——线程IO模型
Redis是个单线程程序。
它所有的数据都存储在内存中，所有的运算都是内存级别的运算。
要小心所有时间复杂度为O(n)的指令，要谨慎使用，否则一不小心就会导致Redis卡顿。
单线程的Redis，如何处理大量的并发客户端连接？
多路复用和非阻塞IO
1、非阻塞IO
- 非阻塞IO的对立面是阻塞IO
- 阻塞IO：调用套接字的读写方法默认阻塞
【比如read方法要传递进去一个参数n，表示最多读取n个字节后再返回，如果一个字节都没有，线程就会卡在那里，直到新的数据到来或者连接关闭，read方法才可以返回，线程才能继续处理。
write方法一般来说不会阻塞，除非内核为套接字分配的写缓冲区已经满了，write方法就会阻塞，直到缓存区中有空间空闲出来。】
- 非阻塞IO：在套接字对象上提供了一个选项Non_Blocking。当这个选型打开时，读写方法不会阻塞，而是能读多少读多少，能写多少写多少。
- 能读多少取决于内核为套接字分配的读缓冲区内部的数据字节数。
- 能写多少取决于内核为套接字分配的写缓冲区的空闲空间字节数。
有了非阻塞IO意味着线程在读写IO时可以不考虑阻塞了，读写可以瞬间完成，之后线程可以继续其他工作。
非阻塞的问题：如果线程要读取数据，结果读了一部分就返回了，那么现成如何知道何时才能继续读？如果缓冲区满了，写不完，剩下的数据何时才能继续写？
–》线程应该得到通知
2、多路复用（事件轮询）
多路复用，可解决非阻塞遇到的部分读取的问题。
- 使用事件轮询API的select函数，
输入：read_fds
读取：write_fds
输出是与之对应的可读可写事件，同时还提供了timeout参数。 - 如果期间没有任何事件到来，那么最多等待timeout的值的时间，线程处于阻塞状态。
- 一旦其间有任何事件到来，就立即返回。事件过了之后还是没有任何事件，就立即返回。
- 拿到事件后，线程可以继续挨个处理相应事件，处理完了继续轮询，于是线程就进入了一个死循环，我们称循环为时间循环，一个循环为一个周期。
3、指令队列
客户端指令队列顺序，先到先服务
4、定时任务
如果线程阻塞在select系统调用上，定时任务将无法获得准确的调度，Redis如何解决？
Redis的定时任务会记录在一个被称为“最小堆”的数据结构中，在这个堆中，最快要执行的任务排在堆的最上方。
在每个循环周期里，Redis都会对最小堆里面已经到时间点的任务进行处理。
处理完毕后，将最快要执行的任务还需要的时间记录下来，这个时间就是select系统调动的timeout参数。
因为redis知道未来timeout的值的时间内没有其他任务需要处理，所以可以安心睡眠timeout的值的时间。
5、Redis的通信协议——RESP序列号协议
是一种文本协议，又是：实现过程简单，解析性能极好。
二、持久化
Redis的数据全都保存在内存里，如果突然宕机，数据就会全部丢失。
而用来保护数据不丢失的机制，持久化。
Redis持久化有两种：RDB快照和AOF日志。
RDB快照：快照是一次全量备份
是内存数据的二进制序列化形式，在存储上非常紧凑
AOF日志记录：AOF是连续的增量备份
内存数据修改的指令记录文本，AOF日志在长期的运行过程中会变得无比庞大，数据库重启时需要加载AOF日志进行指令重放，这个时间就会无比漫长，所以需要定期进行AOF重写，给AOF瘦身。
1、快照原理
Redis使用操作系统的多金正COW（copy on write）机制来实现持久化【读写分离，不同容器】
2、AOF原理
AOF日志存储的是Redis服务器的顺序指令序列，AOF日志只记录对内存进行修改的指令记录。
假设AOF日志记录记录了一个实例从创建开始之后所有修改性质的指令序列，那么只要通过一个空的Redis实例顺序执行所有的指令，可以恢复Redis当前实例的内存数据结构状态。
Redis在长期运行过程中，AOF的日志会越来越长。如果实例宕机重启，释放整个AOF日志会很耗时，导致Redis长时间不可用，AOF重写可解决这个问题。
3、AOF重写
指令：bgrewriteof
开辟一个子程序对内存进行遍历，转换成一系列Redis的操作指令，序列化到一个新的AOF中。序列化后再将操作期间发生的增量AOF日志追加到新的AOF日志文件中，追加完毕后立即代替旧的AOF日志文件。
4、AOF的fsync函数
生产环境服务器中，最好让redis每隔1s执行一次fsync操作，这个1s的周期是可以配置的。这是在数据安全性和性能之间做的折中，在保存高性能的同时，尽可能使数据少丢失。
三、管道
管道是客户端提供的。本身并不是Redis服务器直接提供的技术。
1、write操作负责将数据写到本地操作系统内核的发送缓冲中然后就返回了，剩下的交给操作系统内核异步数据送到目标机器。但是如果发送换充满了，那么就需要等待缓冲孔出空心空间来，这个就是写操作IO操作的真正耗时。
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