【Redis】壹 —— Redis 先容

文章目次：
媒介
一、熟悉Redis
1. Redis
用途
作为数据库
作为流引擎
二、服务端高并发分布式结构演变
1. 单机架构
2. 应用数据分离架构
3. 应用服务集群架构
4. 读写分离 / 主从分离架构
5. 冷热分离 —— 引入缓存
6. 分库分表
7. 微服务架构
8. 概念补充
三、Redis的特性
四、Redis的应用场景
1. 作为数据库
2. 作为缓存 / session存储
3. 作为消息队列

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媒介

开始了对Redis的学习，通过博客对这一段时间的学习进行总结、分享！
一、熟悉Redis

我们先来看一下Redis官方对于Redis的描述

此中的关键词：“in - memory data store” ——> 在内存中存储数据
我们之前写的单机程序，都是通过变量来在内存中存储数据；
而对于分布式系统，多个历程同时访问一个变量，就大概会引起线程安全问题，所以在分布式系统中，使用Redis在内存中存储数据；
由于历程具有隔离性，每个历程的内存空间是分隔开的，使用网络，可以进行历程之间的通信；
1. Redis

Redis —— Remote Dictionary Server
用途

基于网络，把自己内存中的变量给别的历程/别的主机的历程使用
作为数据库

Redis也可以作为数据库来使用，那Redis相较于一般数据库（比方：MySQL、Oracle、SQL Server）有什么优点呢？？？
最大的优点，就是 —— 快！！
由于Redis是在内存中存储数据，而数据库是在硬盘中存储数据，程序访问内存的速度远远大于访问硬盘的速度，但也正因云云，Redis作为数据库也有一定的缺点 —— 存储空间小
关于速度，这里有谷歌公司给出的各层级硬件的执行速度供大家参考

那有没有方法做到又大又快呢？？当然有！那便是——
将数据库和Redis结合起来，将Redis当作数据库的缓存（Cache），那缺点便是，程序的复杂性提高了。。。
作为流引擎

在官方先容中，尚有一个关键词 ：Streaming Engine —— 流引擎
作用：作为一个消息中间件，消息队列，分布式系统下的生产者消费者模子
二、服务端高并发分布式结构演变

上文提到“单机程序”、“分布式系统”，那什么是单机程序？什么是分布式系统？单机程序又是怎样一步步演化为分布式系统的呢？
1. 单机架构

只有一台服务器，这台服务器负责所有的工作

此中：

• 应用服务：服务器程序——>写HTTP服务
  
• 数据库服务：数据库服务器
  

缺点：业务进一步增长之后，一台服务器难以应付，一台主机的硬件资源是有限的（硬件资源包括但不限于：CPU、内存、硬盘、网络……）
解决方式：开源节流

• 开源 ——> 引入更多的硬件资源 ——> 主机能增加的硬件资源也是有上限的 ——> 引入多台主机 ——> 程序上进行适配 ——> 分布式系统
  
• 节流 ——> 优化，通过性能测试找出程序瓶颈，进行优化
  

2. 应用数据分离架构

应用服务和数据库服务在不同主机上完成

此中：
可以针对不同服务器的特点针对性的配置资源 —— 更高的性价比 ：

• 应用服务器 —— 包罗很多业务逻辑 —— 更好的CPU和内存
  
• 数据库服务 —— 更大的硬盘空间和更快的数据访问速度 or 固态硬盘（SSD）
  

3. 应用服务集群架构

引入更多的服务器节点

此中：
负载平衡器（网关）：

• 也是一个单独的服务器
  
• 用户的请求先到达负载平衡器，由负载平衡器将请求分发给不同的应用服务器
  
• 负载平衡算法：最简单 —— 轮询算法（Round Robin） ——> 轮着来
  
• 对请求量的负担能力：
  
  
  • 负载平衡器对请求的负担能力远远超越应用服务器
    
  • 如果当前网关蒙受不了了，引入更多的负载平衡器 ——> 更多机房
    
  
  

4. 读写分离 / 主从分离架构

一主多从分离

5. 冷热分离 —— 引入缓存

引入缓存来存储被频仍访问的数据

此中：

• 热门数据：被频仍访问到的数据
  
• Redis的应用场景就是缓存服务器
  
• 数据库中仍然存储的是全量数据，缓存服务器中存储的是热门数据的缓存
  

二八原则：20%的数据量可以支持80%的访问量
6. 分库分表

对数据进行拆分

7. 微服务架构

对业务进行拆分 —— 服务器的种类和数量增加

为了方便代码的维护，可以把复杂的服务器划分为更多的、功能单一、更小的微服务器
8. 概念补充

• 应用/系统
  
  
  
  • 应用：一个/组服务器程序
    
  
  
• 模块/组件
  
  
  
  • 一个程序实现了许多功能，每个独立的功能就叫一个模块/组件
    
  
  
• 分布式（Distributed）
  
  
  
  • 引入多个主机/服务器，协同配合完成一系列的工作
    
  • 物理层面多个主机
    
  
  
• 集群（Cluster）
  
  
  
  • 引入多个主机/服务器，协同配合完成一系列的工作
    
  • 逻辑层面多个主机
    
  
  
• 主从（Master / Slave）：
  
  
  
  • 分布式系统中一种典型的结构
    
  • 多个服务器，一个是主节点，其他的是从节点，从节点要从主节点同步数据
    
  
  
• 中间件（Middleware）
  
  
  
  • 和业务无关的服务（功能更通用的服务）
    
  
  
• 可用性（Availablity）
  
  
  
  • 考察单位时间段内，系统可以正常提供服务的概率/期望。
    
  
  
• 相应时间（Response Time RT）
  
  
  
  • 指用户完成输入到系统给出相应的时间
    
  
  
• 吞吐率（Throughput）/并发量（Concurrent）
  
  
  
  • 权衡服务器处理请求的能力的
    
  
  

三、Redis的特性

1. 在内存中存储数据
不同于关系型数据库通过表来构造数据，Redis是通过键值对的方式来构造数据（非关系型数据库）
key：只能是string类型
value：可以是string、list、hash、set......类型
2. Programmability
针对Redis的操作，可以直接通过简单的交互式下令进行操作，也可以通过一些脚本的方式，批量进行一些操作
3. Extensibility
可以在Redis原有的功能底子上再进行扩展，Redis提供了一组API
4. Persistence 长期化
Redis是在内存中访问数据，而内存中的数据是易丢失的，Redis会将数据存储在硬盘中，当Redis重启了，就会在重启时加载硬盘的数据规复到重启之前的状态
5. Clustering
Redis作为一个分布式系统中的中间件，可以或许支持集群
Redis可以水平扩展（相当于对数据库进行分库分表），可以引入多个主机，摆设多个Redis节点，每个Redis存储数据的一部门
6. High Availability 高可用
Redis自身也支持“主从”结构，从节点相当于主节点的备份
四、Redis的应用场景

1. 作为数据库

大多数环境下，对于数据库的要求优先考虑是“大”，但也有一些环境，对于数据库的要求是“快”，这种环境下，就可以使用Redis作为数据库
例：广告搜刮 / 贸易搜刮 ——> 对性能要求很高，就必要把必要检索的数据存储在内存中
2. 作为缓存 / session存储

作为缓存：
        对数据进行冷热分离
session存储：
        cookie通过session配合实现用户身份信息的保存
                cookie：浏览器存储的用户的身份标识（SessionId）
                session：服务器存储的用户数据
        session一般存储与应用服务器中，而在分布式系统中：存在多个应用服务器，用户通过登录，其session存在一个应用服务器中，下次请求如果被负载平衡器分配到另一个应用服务器中，新的服务器中没有保存改用的session，就必要重新登岸

解决方案：

• 让负载平衡器，将一个用户的请求分配给同一个服务器（不能接纳轮询了）
  
• 让Redis存储session，应用服务器在读取会话通过访问Redis服务器，如许一个用户的请求就可以被分配到任意的应用服务器上了；当应用程序重启时，会话不丢失。
  

3. 作为消息队列

基于这个可以实现一个网络版本的生产者-消费者模子
对于分布式系统来说，服务器和服务器之间偶然候也必要用到生产者-消费者模子
优势：
        1. 解耦合
        2. 削峰填谷

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