本文摘自《Redis实战》

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Redis简介

Redis是一个远程内存数据库,它不仅性能强劲,而且还具有复制特性以及为解决问题而生的独一无二的数据模型。Redis提供了5种不同类型的数据结构,各式各样的问题都可以很自然地映射到这些数据结构上:Redis的数据结构致力于帮助用户解决问题,而不会像其他数据库那样,要求用户扭曲问题来适应数据库。除此之外,通过复制、持久化(persistence)和客户端分片(client-side sharding)等特性,用户可以很方便地将Redis扩展成一个能够包含数百GB数据、每秒处理上百万次请求的系统。

举个栗子:

公司需要对一个保存了6万个客户联系方式的关系数据库进行搜索,搜索可以根据名字、邮件地址、所在地和电话号码来进行,每次搜索需要花费10~15秒的时间。这样的搜索速度满足不了业务需求。公司采用redis重写了一个搜索引擎,经过长时间的测试,这个新的搜索系统不仅可以根据名字、邮件地址、所在地和电话号码等信息来过滤和排序客户联系方式,并且每次操作都可以在50毫秒之内完成,这比原来的搜索系统足足快了 200 倍。

Redis是一个速度非常快的非关系数据库(non-relational database),它可以存储键(key)与5种不同类型的值(value)之间的映射(mapping),可以将存储在内存的键值对数据持久化到硬盘,可以使用复制特性来扩展读性能,还可以使用客户端分片来扩展写性能。

为什么使用Redis

内存数据库除了redis还有memcached,对于mencached,用户只能用APPEND命令将数据添加到已有字符串的末尾。但怎么删除元素呢?memcached采用的办法是通过黑名单(blacklist)来隐藏列表里面的元素,从而避免对元素执行读取、更新、写入(包括在一次数据库查询之后执行的memcached写入)等操作。相反地,Redis的LIST和SET允许用户直接添加或者删除元素。

因此,使用Redis而不是memcached来解决问题,不仅可以让代码变得更简短、更易懂、更易维护,而且还可以使代码的运行速度更快(因为用户不需要通过读取数据库来更新数据)。除此之外,在其他许多情况下,Redis的效率和易用性也比关系数据库要好得多。

在关系型数据库中,对表里面的数据更新是一个速度相当慢的操作,因为这种更新除了会引起一次随机读(random read)之外,还可能会引起一次随机写(random write)。而在Redis里面,用户可以直接使用原子的(atomic)INCR命令及其变种来计算聚合数据,并且因为Redis将数据存储在内存里面2,而且发送给Redis的命令请求并不需要经过典型的查询分析器(parser)或者查询优化器(optimizer)进行处理,所以对Redis存储的数据执行随机写的速度总是非常迅速的。

使用 Redis 而不是关系数据库或者其他硬盘存储数据库,可以避免写入不必要的临时数据,也免去了对临时数据进行扫描或者删除的麻烦,并最终改善程序的性能。

Redis与mencached

高性能键值缓存服务器memcached也经常被拿来与Redis进行比较:这两者都可用于存储键值映射,彼此的性能也相差无几,但是Redis能够自动以两种不同的方式将数据写入硬盘,并且Redis除了能存储普通的字符串键之外,还可以存储其他4种数据结构,而memcached只能存储普通的字符串键。这些不同之处使得Redis可以用于解决更为广泛的问题,并且既可以用作主数据库(primary database)使用,又可以作为其他存储系统的辅助数据库(auxiliary database)使用。

什么时候不考虑redis

一般来说,许多用户只会在Redis的性能或者功能是必要的情况下,才会将数据存储到Redis里面:如果程序对性能的要求不高,又或者因为费用原因而没办法将大量数据存储到内存里面,那么用户可能会选择使用关系数据库,或者其他非关系数据库。在实际中,读者应该根据自己的需求来决定是否使用Redis,并考虑是将Redis用作主存储还是辅助存储,以及如何通过复制、持久化和事务等手段保证数据的完整性。

主流数据库对比

名称 类型 数据存储选项 查询类型 附加功能
Redis 使用内存存储(in-memory)的非关系数据库 字符串、列表、集合、散列表、有序集合 每种数据类型都有自己的专属命令,另外还有批量操作(bulk operation)和不完全(partial)的事务支持 发布与订阅,主从复制(master/slave replication),持久化,脚本(存储过程,stored procedure)
memcached 使用内存存储的键值缓存 键值之间的映射 创建命令、读取命令、更新命令、删除命令以及其他几个命令 为提升性能而设的多线程服务器
MySQL 关系数据库 每个数据库可以包含多个表,每个表可以包含多个行;可以处理多个表的视图(view);支持空间(spatial)和第三方扩展 SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE、函数、存储过程 支持ACID性质(需要使用InnoDB),主从复制和主主复制 (master/master replication)
PostgreSQL 关系数据库 每个数据库可以包含多个表,每个表可以包含多个行;可以处理多个表的视图;支持空间和第三方扩展;支持可定制类型 SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE、内置函数、自定义的存储过程 支持ACID性质,主从复制,由第三方支持的多主复制(multi-master replication)
MongoDB 使用硬盘存储(on-disk)的非关系文档存储 每个数据库可以包含多个表,每个表可以包含多个无schema(schema-less)的BSON文档 创建命令、读取命令、更新命令、删除命令、条件查询命令等 支持map-reduce操作,主从复制,分片,空间索引(spatial index)

Redis持久化特性

在使用类似Redis这样的内存数据库时,一个首先要考虑的问题就是“当服务器被关闭时,服务器存储的数据将何去何从呢?”Redis拥有两种不同形式的持久化方法,它们都可以用小而紧凑的格式将存储在内存中的数据写入硬盘:第一种持久化方法为时间点转储(point-in-time dump),转储操作既可以在“指定时间段内有指定数量的写操作执行”这一条件被满足时执行,又可以通过调用两条转储到硬盘(dump-to-disk)命令中的任何一条来执行;第二种持久化方法将所有修改了数据库的命令都写入一个只追加(append-only)文件里面,用户可以根据数据的重要程度,将只追加写入设置为从不同步(sync)、每秒同步一次或者每写入一个命令就同步一次。