Redis的魅力

       快取大致可以分為兩類，一種是應用內快取，比如Map(簡單的資料結構)，以及EH Cache(Java第三方庫)，另一種就是快取元件，比如Memached，Redis；Redis（remote dictionary server）是一個基於KEY-VALUE的高效能的儲存系統，通過提供多種鍵值資料型別來適應不同場景下的快取與儲存需求

儲存結構

大家一定對字典型別的資料結構非常熟悉，比如map ，通過key value的方式儲存的結構。 redis的全稱是remote dictionary server(遠端字典伺服器)，它以字典結構儲存資料，並允許其他應用通過TCP協議讀寫字典中的內容。資料結構如下

Redis的安裝

1.獲取redis資源

　　wget http://download.redis.io/releases/redis-4.0.8.tar.gz

2.解壓

　　tar xzvf redis-4.0.8.tar.gz

3.安裝

　　cd redis-4.0.8

　　make

　　cd src

　　make install PREFIX=/usr/local/redis

4.移動配置檔案到安裝目錄下

　　cd ../

　　mkdir /usr/local/redis/etc

　　mv redis.conf /usr/local/redis/etc

 5.配置redis為後臺啟動

　　vi /usr/local/redis/etc/redis.conf //將daemonize no

6.將redis加入到開機啟動

　　vi /etc/rc.local //在裡面新增內容：/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis/etc/redis.conf (意思就是開機呼叫這段開啟redis的命令)

7.開啟redis

　　/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis/etc/redis.conf 

常用命令　　

　　redis-server /usr/local/redis/etc/redis.conf //啟動redis

　　pkill redis  //停止redis

　　解除安裝redis：

　　　　rm -rf /usr/local/redis //刪除安裝目錄

　　　　rm -rf /usr/bin/redis-* //刪除所有redis相關命令指令碼

　　　　rm -rf /root/download/redis-4.0.4 //刪除redis解壓資料夾

資料型別

字串型別

       字串型別是redis中最基本的資料型別，它能儲存任何形式的字串，包括二進位制資料。你可以用它儲存使用者的郵箱、json化的物件甚至是圖片。一個字元型別鍵允許儲存的最大容量是512M

內部資料結構

        在Redis內部，String型別通過 int、SDS(simple dynamic string)作為結構儲存，int用來存放整型資料，sds存放位元組/字串和浮點型資料。在C的標準字串結構下進行了封裝，用來提升基本操作的效能，同時也充分利用已有的C的標準庫，簡化實現邏輯。我們可以在redis的原始碼中【sds.h】中看到sds的結構如下；

typedef char *sds;

        redis3.2分支引入了五種sdshdr型別，目的是為了滿足不同長度字串可以使用不同大小的Header，從而節省記憶體，每次在建立一個sds時根據sds的實際長度判斷應該選擇什麼型別的sdshdr，不同型別的sdshdr佔用的記憶體空間不同。這樣細分一下可以省去很多不必要的記憶體開銷，下面是3.2的sdshdr定義

`struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 { 8表示字串最大長度是2^8-1 （長度為255）`` 
 uint8_t len;//表示當前sds的長度(單位是位元組)``  uint8_t alloc; //表示已為sds分配的記憶體大小(單
位是位元組)``  unsigned char flags; //用一個位元組表示當前sdshdr的型別，因為有sdshdr有五種型別，所
以至少需要3位來表示000:sdshdr5，001:sdshdr8，010:sdshdr16，011:sdshdr32，100:sdshdr64。高5位
用不到所以都為0。``  char buf[];//sds實際存放的位置``};`

sdshdr8的記憶體佈局

列表型別

        列表型別(list)可以儲存一個有序的字串列表，常用的操作是向列表兩端新增元素或者獲得列表的某一個片段。

        列表型別內部使用雙向連結串列實現，所以向列表兩端新增元素的時間複雜度為O(1), 獲取越接近兩端的元素速度就越快。這意味著即使是一個有幾千萬個元素的列表，獲取頭部或尾部的10條記錄也是很快的

內部資料結構

       redis3.2之前，List型別的value物件內部以linkedlist或者ziplist來實現, 當list的元素個數和單個元素的長度比較小的時候，Redis會採用ziplist（壓縮列表）來實現來減少記憶體佔用。否則就會採用linkedlist（雙向連結串列）結構。
        redis3.2之後，採用的一種叫quicklist的資料結構來儲存list，列表的底層都由quicklist實現。
        這兩種儲存方式都有優缺點，雙向連結串列在連結串列兩端進行push和pop操作，在插入節點上覆雜度比較低，但是記憶體開銷比較大； ziplist儲存在一段連續的記憶體上，所以儲存效率很高，但是插入和刪除都需要頻繁申請和釋放記憶體；quicklist仍然是一個雙向連結串列，只是列表的每個節點都是一個ziplist，其實就是linkedlist和ziplist的結合，quicklist中每個節點ziplist都能夠儲存多個數據元素，在原始碼中的檔案為【quicklist.c】，在原始碼第一行中有解釋為：A doubly linked list of ziplists意思為一個由ziplist組成的雙向連結串列；

hash型別

資料結構

map提供兩種結構來儲存，一種是hashtable、另一種是前面講的ziplist，資料量小的時候用ziplist. 在redis中，雜湊表分為三層，分別是，原始碼地址【dict.h】

dictEntry

管理一個key-value，同時保留同一個桶中相鄰元素的指標，用來維護雜湊桶的內部鏈；

typedef struct dictEntry {
  void *key;
  union {  //因為value有多種型別，所以value用了union來儲存
    void *val;
    uint64_t u64;
    int64_t s64;
    double d;
 } v;
  struct dictEntry *next;//下一個節點的地址，用來處理碰撞，所有分配到同一索引的元素通過next指標
連結起來形成連結串列key和v都可以儲存多種型別的資料
} dictEntry;

dictht

        實現一個hash表會使用一個buckets存放dictEntry的地址，一般情況下通過hash(key)%len得到的值就是buckets的索引，這個值決定了我們要將此dictEntry節點放入buckets的哪個索引裡,這個buckets實際上就是我們說的hash表。dict.h的dictht結構中table存放的就是buckets的地址

typedef struct dictht {
  dictEntry **table;//buckets的地址
  unsigned long size;//buckets的大小,總保持為 2^n
  unsigned long sizemask;//掩碼，用來計算hash值對應的buckets索引
  unsigned long used;//當前dictht有多少個dictEntry節點
} dictht;

dict

       dictht實際上就是hash表的核心，但是隻有一個dictht還不夠，比如rehash、遍歷hash等操作，所以redis定義了一個叫dict的結構以支援字典的各種操作，當dictht需要擴容/縮容時，用來管理dictht的遷移，以下是它的資料結構,原始碼在

typedef struct dict {
  dictType *type;//dictType裡存放的是一堆工具函式的函式指標，
  void *privdata;//儲存type中的某些函式需要作為引數的資料
  dictht ht[2];//兩個dictht，ht[0]平時用，ht[1] rehash時用
  long rehashidx; //當前rehash到buckets的哪個索引，-1時表示非rehash狀態
  int iterators; //安全迭代器的計數。
} dict;

       比如我們要講一個數據儲存到hash表中，那麼會先通過murmur計算key對應的hashcode，然後根據hashcode取
模得到bucket的位置，再插入到連結串列中

集合型別

       集合型別中，每個元素都是不同的，也就是不能有重複資料，同時集合型別中的資料是無序的。一個集合型別鍵可以儲存至多232-1個 。集合型別和列表型別的最大的區別是有序性和唯一性
       集合型別的常用操作是向集合中加入或刪除元素、判斷某個元素是否存在。由於集合型別在redis內部是使用的值為空的散列表(hash table)，所以這些操作的時間複雜度都是O(1).

資料結構

        Set在的底層資料結構以intset或者hashtable來儲存。當set中只包含整數型的元素時，採用intset來儲存，否則，採用hashtable儲存，但是對於set來說，該hashtable的value值用於為NULL。通過key來儲存元素

有序集合

有序集合型別，顧名思義，和前面講的集合型別的區別就是多了有序的功能
在集合型別的基礎上，有序集合型別為集合中的每個元素都關聯了一個分數，這使得我們不僅可以完成插入、刪除
和判斷元素是否存在等集合型別支援的操作，還能獲得分數最高(或最低)的前N個元素、獲得指定分數範圍內的元
素等與分數有關的操作。雖然集合中每個元素都是不同的，但是他們的分數卻可以相同

資料結構

       zset型別的資料結構就比較複雜一點，內部是以ziplist或者skiplist+hashtable來實現，這裡面最核心的一個結構就是skiplist，也就 是跳躍表