Redis数据类型，持久化，回收策略——（Redis缓存第一章）

缓存：第一种是内存缓存 比如Map(简单的数据结构)，以及EH Cache(Java第三方库)，第二种是缓存组件比如Memached，Redis；Redis（remote dictionary server）是一个基于KEY-VALUE的高性能的存储系统，通过提供多种键值数据类型来适应不同场景下的缓存与存储需求。

Redis官网下载链接：https://redis.io/download （备注Redis约定版本号（第一个小数点后的数字）为偶数，是稳定版，反之）

 1.Redis五种数据类型

string类型：字符串类型是redis中最基本的数据类型，它能存储任何形式的字符串，包括二进制数据。你可以用它存储用户的 邮箱、json化的对象甚至是图片。一个字符类型键允许存储的最大容量是512M 。在Redis内部，String类型通过 int、SDS(simple dynamic string)作为结构存储，int用来存放整型数据，sds存放字节/字符串和浮点型数据。在C的标准字符串结构下进行了封装，用来提升基本操作的性能，同时也充分利用已有的C的标准库，简化实现逻辑。

list类型：    可以存储一个有序的字符串列表，常用的操作是向列表两端添加元素或者获得列表的某一个片段。 列表类型内部使用双向链表实现，所以向列表两端添加元素的时间复杂度为O(1), 获取越接近两端的元素速度就越 快。这意味着即使是一个有几千万个元素的列表，获取头部或尾部的10条记录也是很快的。

hash类型：  可以看做一个对象，每一个field-value相当于属性和属性值，类似这种数据类型 Map<Object,Map<Object,Object>>。

set类型：    每个元素都是不同的，也就是不能有重复数据，同时集合类型中的数据是无序的。一个集合类型键可以存储至多232-1个 。集合类型和列表类型的最大的区别是有序性和唯一性 集合类型的常用操作是向集合中加入或删除元素、判断某个元素是否存在。由于集合类型在redis内部是使用的值 为空的散列表(hash table)，所以这些操作的时间复杂度都是O(1)。

zset有序集合类型：在集合类型的基础上，有序集合类型为集合中的每个元素都关联了一个分数，这使得我们不仅可以完成插入、删除和判断元素是否存在等集合类型支持的操作，还能获得分数最高(或最低)的前N个元素、获得指定分数范围内的元素等与分数有关的操作。虽然集合中每个元素都是不同的，但是他们的分数却可以相同。

Redis发布订阅：Redis提供了发布订阅功能，可以用于消息的传输，这个功能比较鸡肋，即使有这样的业务场景也会选择消息中间件（MQ）来处理。

 2.Redis数据持久化:RDB方式和AOF方式

RDB方式：Redis借助了fork命令的copy on write机制。在生成快照时，将当前进程fork出一个子进程，然后在子进程中循环所有的数据，将数据写成RDB文件。Redis的RDB文件不会坏掉，因为写操作是在一个新进程中进行的，Redis先将数据写到一个临时文件中，通过原子性rename系统调用将临时文件重命名为RDB文件 ，即使出现故障，最后一个保存的RDB文件也是可用的，同时，Redis的RDB文件也是Redis主从同步内部实现中的一环。通过Redis的save指令来配置RDB快照生成的时机，比如你可以配置当10分钟以内有100次写入就生成快照，也可以配置当1小时内有1000次写入就生成快照，也可以多个规则一起实施,下面是默认配置：

Redis还提供了人工干预RDB快照的方式

用户执行SAVE或BGSAVE命令 除了让Redis自动进行快照以外，当我们对服务进行重启或者服务器迁移我们需要人工去干预备份。

save命令：当执行save命令时，Redis同步做快照操作，在快照执行过程中会阻塞所有来自客户端的请求。当redis内存中的数据较多时，通过该命令将导致Redis较长时间的不响应。所以不建议在生产环境上        使用这个命令，而是推荐使用bgsave命令。

bgsave命令：可以在后台异步地进行快照操作，快照的同时服务器还可以继续响应来自客户端的请求。执行BGSAVE后，Redis会立即返回ok表示开始执行快照操作。（默认快照方式）。

LASTSAVE命令：可以获取最近一次成功执行快照的时间。

RDB方式缺点：RDB有它的不足，就是一旦数据库出现问题，那么我们的RDB文件中保存的数据并不是全新的，从上次RDB文件生成到 Redis停机这段时间的数据全部丢掉了。在某些业务下，这是可以忍受的，我们也推荐这些业务使用RDB的方式进行持久化，因为开启RDB的代价并不高。 但是对于另外一些对数据安全性要求极高的应用，无法容忍数据丢失的应用，RDB就无能为力了，所以Redis引入了另一个重要的持久化机制：AOF日志。

AOF方式：AOF日志的全称是Append Only File，从名字上我们就能看出来，它是一个追加写入的日志文件。与一般数据库不同的是，AOF文件是可识别的纯文本，它的内容就是一个个的Redis标准命令。AOF可以将Redis执行的每一条写命令追加到硬盘文件中，这一过程会降低Redis的性能，但大部分情况下这个影响是能够接受的，另外使用较快的硬盘可以提高AOF的性能。

下面是redis.conf里面的默认配置：

开启AOF方式为：appendonly yes 即可。

AOF重写： 你可能会想，每一条写命令都生成一条日志，那么AOF文件是不是会很大？答案是肯定的，AOF文件会越来越大，所以Redis又提供了一个功能，叫做AOF rewrite。其功能就是重新生成一份AOF文件，新的AOF文件中一条记录的操作只会有一次，而不像一份老文件那样，可能记录了对同一个值的多次操作。其生成过程和RDB类似，也是fork一个进程，直接遍历数据，写入新的AOF临时文件。在写入新文件的过程中，所有的写操作日志还是会写到原来老的 AOF文件中，同时还会记录在内存缓冲区中。当重完操作完成后，会将所有缓冲区中的日志一次性写入到临时文件中。然后调用原子性的rename命令用新的 AOF文件取代老的AOF文件。

Redis中对AOF调用write写入后，何时再调用fsync将其写到磁盘上，通过appendfsync选项来控制，下面appendfsync的三个设置项，安全强度逐渐变强。

appendfsync no：当设置appendfsync为no的时候，Redis不会主动调用fsync去将AOF日志内容同步到磁盘，所以这一切就完全依赖于操作系统的调试了。对大多数Linux操作系统，是每30秒进行一次fsync，将缓冲区中的数据写到磁盘上。

appendfsync everysec：当设置appendfsync为everysec的时候，Redis会默认每隔一秒进行一次fsync调用，将缓冲区中的数据写到磁盘。但是当这一 次的fsync调用时长超过1秒时。Redis会采取延迟fsync的策略，再等一秒钟。也就是在两秒后再进行fsync，这一次的fsync就不管会执行多长时间都会进行。这时候由于在fsync时文件描述符会被阻塞，所以当前的写操作就会阻塞。所以，结论就是：在绝大多数情况下，Redis会每隔一秒进行一次fsync。在最坏的情况下，两秒钟会进行一次fsync操作。这一操作在大多数数据库系统中被称为group commit，就是组合多次写操作的数据，一次性将日志写到磁盘。

appednfsync always：当设置appendfsync为always时，每一次写操作都会调用一次fsync，这时数据是最安全的，当然，由于每次都会执行fsync，所以其性能也会受到影响。

Redis 的pipeline的操作，其具体过程是客户端一次性发送N个命令，然后等待这N个命令的返回结果被一起返回。通过采用pipilining 就意味着放弃了对每一个命令的返回值确认。由于在这种情况下，N个命令是在同一个执行过程中执行的。所以当设置appendfsync为everysec 时，可能会有一些偏差，因为这N个命令可能执行时间超过1秒甚至2秒。但是可以保证的是，最长时间不会超过这N个命令的执行时间和。

利用RDB和AOF启动上区别：启动时间有一些差别。RDB的启动时间会更短，原因有两个，一是RDB文件中每一条数据只有一条记录，不会像 AOF日志那样可能有一条数据的多次操作记录。所以每条数据只需要写一次就行了。另一个原因是RDB文件的存储格式和Redis数据在内存中的编码格式是一致的，不需要再进行数据编码工作。在CPU消耗上要远小于AOF日志的加载。

3.Redis内存回收策略和过期时间设置          

过期时间设置：expire命令设置一个键的过期时间，到期以后Redis会自动删除它。这个在我们实际使用过程中用 得非常多。具体用法EXPIRE key seconds，EXPIRE 返回值为1表示设置成功，0表示设置失败或者键不存在，TTL key 当键不存在时，TTL命令会返回-2

积极方法（active way）： 周期性地从设置了失效时间的主键中选择一部分失效的主键删除，对于那些从未被查询的key，即便它们已经过期，被动方式也无法清除。因此Redis会周期性地随机测试一些key，已过期的key将会被删掉。Redis每秒会进行10次操作，具体的流程：1.随机测试 20 个带有timeout信息的key；2.删除其中已经过期的key；3.如果超过25%的key被删除，则重复执行步骤。

消极方法（passive way）： 在主键被访问时如果发现它已经失效，那么就删除它。

Redis中提供了多种内存回收策略，当内存容量不足时，为了保证程序的运行，这时就不得不淘汰内存中的一些对 象，释放这些对象占用的空间，那么选择淘汰哪些对象呢？ 其中，默认的策略为noeviction策略，当内存使用达到阈值的时候，所有引起申请内存的命令会报错 还有allkeys-random，volatile-random，volatile-lru，volatile-ttl。归纳如下