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001-Redis的前世

2022-08-26 01:04:22 作者：互联网

在正式的走入 Redis 的世界之前，我想和你一起探讨下 Redis 的前世，为什么会有 Redis 的出现？是什么促成 Redis 的诞生？

1. 数据的存储

1.1 早期文件存储

在早期，数据库等概念还没诞生的时候，【数据以文件的形式】存储在磁盘上，例如 xxx.txt 文件，程序员通过 awk/grep/Java 等方式对数据进行访问。然而，随着文件的增大，这些方式对数据的访问变慢，磁盘 I/O 成为限制。

【Tips】常识补充

从磁盘读取数据，涉及到两个时间：

寻址时间：ms 级

带宽：G/M 级

从内存读取数据，涉及到两个时间：

寻址时间：nm 级

带宽：很大，DDR4 3200可以达到25.6G/s

寻址：磁盘在寻址上比内存慢了10万倍

I/O Buffer

磁盘由多个盘片组成，每个盘片有两个盘面

盘面中一圈圈灰色同心圆为一条条磁道，从圆心向外画直线，将磁道划分为若干个扇区

扇区是磁盘的最小组成单位，通常为512个字节，此时带来一个巨大的开销，即维护扇区的索引

操作系统读取磁盘数据时，无论你实际读多少，都是【以4K为单位从磁盘读取】

1.2 数据库存储

随着技术的发展，关系型数据库随之诞生，由于操作系统读取磁盘时以4K为单位，关系型数据库在设计时，也以4K为单位划分底层磁盘块。

同时，为了快速检索数据，关系型数据库还维护了索引，同样以4K的磁盘块存储，而对于索引，又引入了 B+ 树的数据结构，实现了索引查找的平衡。

【Tips】关系型数据库

关系型数据库建表时：必须给出 schema

字段类型

字段宽度

关系型数据库，倾向于【行级存储】

表很大时，性能下降？

如果表有索引，在对数据进行增、删、改操作时，由于需要对索引进行维护，会导致操作变慢

查询速度

一个或少量查询依然很快

高并发时，由于受磁盘带宽的影响，很导致查询速度变慢

上述着重描述的是基于磁盘的数据库，其实市场上还存在着【基于内存的数据库】，如 SAP 的 HANA 数据库，作为内存数据库，SAP HANA 可以实时运行 PB 级的复杂 ERP 计算，有兴趣的小伙伴可以进一步了解（超级贵）。

【Tips】数据在内存与磁盘中的体积不一样

数据在磁盘中除了数据本身外，还有数据的元数据，因此在磁盘中会发生膨胀

2. Redis 的诞生

信息化的不断前进，产生了大量的数据资产，基于磁盘的数据库廉价但效率偏低，基于内存的数据库效率高但价格昂贵，在这样的环境下，一种折中的方案应运而生【缓存】，典型的就是 Memcached 和 Redis。

【Tips】制约计算机的两个基础设施

冯诺依曼体系的硬件结构

以太网和 TCP/IP 的网络架构

分享一个数据库网站：https://db-engines.com/en/ranking

2.1 Redis 的介绍

引用 http://redis.cn/的一段介绍：

Redis 是一个开源（BSD许可）的，内存中的数据结构存储系统，它可以用作数据库、缓存和消息中间件。

它支持多种类型的数据结构，如字符串（strings），散列（hashes），列表（lists），集合（sets），有序集合（sorted sets）与范围查询， bitmaps， hyperloglogs 和地理空间（geospatial）索引半径查询。

Redis 内置了复制（replication），LUA脚本（Lua scripting）， LRU驱动事件（LRU eviction），事务（transactions）和不同级别的磁盘持久化（persistence），并通过 Redis哨兵（Sentinel）和自动分区（Cluster）提供高可用性（high availability）。

众所周知，Redis 是一个 <K,V> 型的数据库，同时官方的介绍中又提到它支持多种类型的数据结构，这里的数据结构是针对 Value 的。

由此，可以引出 Redis 的数据结构，key 指向 value，value 拥有多种类型，每种类型又有多种的操作。

2.2 Redis 与 Memcached

简单的介绍完 Redis ，我们来想一下 Redis 与 Memcached 的区别，为什么在 Memcached 出现后又有 Redis 的诞生呢？

曾经看到过一段话，这世界上大概有3种数据表示：

K = a，K = 1，简单的字符或数字
K = [a,b,c]，K = [1,2,3]，常见的数组
K = [{1,2,d},{4,5,c}]，复杂的数据嵌套

在 Memcached 中，数据同样是以 <K,V> 的形式存储的，但是 Value 没有类型的概念，它的 Value 可以用 JSON 表示出很复杂的数据结构。

当客户端向缓存请求取出 <K,V> 中 Value 的某一个元素时：

对于 Memcached，它会返回 value 中所有的数据，然后 Client 需要有代码去对数据进行解码处理，由于 Server 端返回了所有数据，不可避免对网卡I/O 造成了浪费；
对于 Redis，它的 value 的类型其实并不是关键，也并不是很重要，重要的是 Redis Server 中对每种类型都有自己的方法，如 index()、Ipop()，这些方法的存在，才是 Redis 相较于 Memcached 更快的关键。

2.3 Redis 的安装

下面演示下在 Linux 服务器上安装 Redis 的方式：

1. yum install wget 

2. wget https://github.com/redis/redis/archive/7.0.4.tar.gz # 下载安装包

3. tar xf 7.0.4.tar.gz

4. yum install gcc # 安装依赖

5. cd redis-7.0.4

6. make # 编译

7. make install PREFIX="/opt/redis" # 安装

8. vi /etc/profile # 配置环境变量

9. export REDIS_HOME=/opt/soft/redis-7.0.4
   export PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin:$REDIS_HOME/bin
   source /etc/profile
   
10. cd utils

11. vi install-server.sh 
# 注释掉如下部分
#bail if this system is managed by systemd
#_pid_1_eoe="$(readlink -f /proc/1/exe)"
#if [ "${_pid_1_exe##*/}" = systemd ]
#then
#       echo "This systems seems to use systemd."
#       echo "Please take a look at the provided example service unit files in this directory, and adapt and install them. Sorry!"
#       exit 1
#fi

12. ./install-server.sh # 将redis安装成Linux服务
Welcome to the redis service installer
This script will help you easily set up a running redis server

Please select the redis port for this instance: [6379] 
Selecting default: 6379
Please select the redis config file name [/etc/redis/6379.conf] 
Selected default - /etc/redis/6379.conf
Please select the redis log file name [/var/log/redis_6379.log] 
Selected default - /var/log/redis_6379.log
Please select the data directory for this instance [/var/lib/redis/6379] 
Selected default - /var/lib/redis/6379
Please select the redis executable path [/opt/redis/bin/redis-server] 
Selected config:
Port           : 6379
Config file    : /etc/redis/6379.conf
Log file       : /var/log/redis_6379.log
Data dir       : /var/lib/redis/6379
Executable     : /opt/redis/bin/redis-server
Cli Executable : /opt/redis/bin/redis-cli
Is this ok? Then press ENTER to go on or Ctrl-C to abort.
Copied /tmp/6379.conf => /etc/init.d/redis_6379
Installing service...
Successfully added to chkconfig!
Successfully added to runlevels 345!
Starting Redis server...
Installation successful!

13. systemctl status redis-6379 # 查看redis服务
● redis_6379.service - LSB: start and stop redis_6379
   Loaded: loaded (/etc/rc.d/init.d/redis_6379; bad; vendor preset: disabled)
   Active: inactive (dead)
     Docs: man:systemd-sysv-generator(8)

【Tips】小补充

一个物理机中可以有多个 redis 实例，通过 port 区分

可执行程序就一份在目录，但内存中未来的多个实例需要各自的配置文件，持久化目录等资源

标签：Redis,数据库,redis,6379,001,前世,磁盘,数据
来源： https://www.cnblogs.com/autumncat/p/redis-001.html