Redis核心技术和原理那些事儿，带你慢慢捋清楚到底咋回事

Redis这个东西，说白了就是一个速度超级快的“大本子”或者“记事本”，但它不是记在纸上，而是把所有东西都放在电脑的内存里，因为从内存里读东西比从硬盘里读快成千上万倍，所以Redis处理速度非常惊人，它的主要任务就是帮你存数据、取数据,是程序员们最喜欢用的工具之一。

它到底是怎么做到又快又稳的呢？咱们一点点来捋。

第一，内存是王道，但光有内存不够

就像前面说的，Redis把所有数据都放在内存里，这是它快的根本原因，但这里有个大问题：内存是带电工作的，一旦服务器断电或者重启，内存里的所有数据就全没了，这肯定不行啊,辛辛苦苦存的数据不能说没就没。

所以Redis想了个办法，叫“持久化”，就是定期或者在某些条件下，把内存里的数据抄一份到硬盘上存起来，这样即使断电，重启后还能从硬盘上把数据再读回内存,它主要有两种抄写方式：

1. RDB（快照）：想象一下给内存里的数据拍张照片，然后把这张完整的照片存到硬盘上，这种方式生成的备份文件比较小，恢复起来也快，但缺点是，如果两次拍照之间服务器宕机,那么最后一次拍照之后的数据就丢了。
2. AOF（日志）：这种方式不像拍照，而是像记日记，你每对数据进行一次修改操作（比如增加一个键、修改一个值），Redis就把这个“命令”记到硬盘的一个日志文件里，当需要恢复时，就把日记里记录的命令重新执行一遍，这样数据就重建了，这种方式数据更安全，丢数据的风险极低，但日志文件会越来越大,恢复起来也比RDB慢。

在实际应用中，Redis允许你同时使用这两种方式,取长补短。

第二，处理海量请求的秘诀：单线程模型

你可能觉得奇怪，现在服务器都讲究多核CPU、多线程并行处理，为什么Redis这个高性能工具反而用单线程？这不是开倒车吗？

其实这正是Redis设计巧妙的地方，它的核心网络请求和数据处理部分，确实只用了一个线程,这样做有几个巨大的好处：

• 避免了锁的烦恼：多线程编程最头疼的就是“锁”，多个线程同时改一个数据会乱套，必须加锁来保证顺序，而锁的设计非常复杂，容易出错，而且锁本身也会消耗性能，单线程不存在这个问题，所有操作都是一个接一个顺序执行的，天然就不会有冲突,简单又高效。
• CPU不再是瓶颈：Redis的速度瓶颈通常不在CPU的计算能力上，而是在于内存的访问速度和网络输入输出（I/O）的速度，单线程模型完美地避免了线程切换带来的开销，可以把CPU资源全力用在处理网络I/O和内存访问上。

你可能会问，一个线程能忙得过来吗？Redis通过一种叫“I/O多路复用”的技术（引用自网络对Redis模型的解释），让这一个线程能同时监听成千上万个客户端的连接请求，这个线程就像一个大楼的门卫，他不用亲自跑去每个房间服务，而是守在大厅，哪个房间（客户端）有需求（数据发送过来了），他就去处理一下，处理完立刻回到大厅等待下一个需求，这样,一个线程就能高效地处理海量的网络连接。

第三，丰富的数据结构：不只是简单的键值对

普通的键值存储，可能就是键（key）对应一个字符串值（value），但Redis提供了更丰富的“数据结构”，让你存数据的方式更灵活,操作更高效。

• String（字符串）：最基础的，可以存文本、数字甚至图片。
• List（列表）：像一个排队队伍，可以从左边或右边放入、取出元素,可以做消息队列。
• Set（集合）：里面的元素不重复，可以求交集、并集,比如用来存共同好友。
• Zset（有序集合）：像Set，但每个元素都有一个分数，可以根据分数排序,比如做排行榜。
• Hash（哈希）：像一个表格，可以存一个对象的多個属性，比如存一个用户的姓名、年龄、城市。

这些数据结构不是简单的包装，Redis在底层为它们实现了非常高效的存储和操作方法，让你用最简单的命令就能完成复杂操作,这大大减少了网络传输和代码的复杂性。

第四，应对数据爆炸：主从复制与哨兵机制

当数据量非常大，或者访问请求多到一台Redis服务器扛不住时，就需要“分布式”部署了。

• 主从复制：就是搞一台“主”服务器（Master）负责写数据，然后挂几台“从”服务器（Slave）。“主”服务器会把自己数据的变化实时同步给“从”服务器。“从”服务器主要用来读数据，这样读写分离，大大减轻了主服务器的压力,也提高了系统的读能力。
• 哨兵（Sentinel）：光有主从还不够，万一“主”服务器宕机了怎么办？整个系统就不能写入了，哨兵机制就是来解决这个问题的，哨兵是一个独立的进程，它像个侦探，时刻监控着主从服务器们的健康状况，一旦发现“主”服务器挂了，它就会自动从“从”服务器中选举出一个新的“主”服务器，让系统继续正常运行，这个过程叫“故障自动转移”。（引用自对Redis高可用方案的普遍描述）

总结一下

Redis的核心技术和原理，其实就是围绕着“快”和“稳”这两个字展开的，用内存保证速度，用持久化保证数据不丢；用巧妙的单线程模型避免内部冲突，最大化I/O效率；提供丰富的数据结构让应用层操作更高效；再用主从复制和哨兵机制来应对大数据量和高并发场景，保证服务高可用，把这些点弄明白了，Redis到底咋回事儿,你心里基本就有个清晰的图谱了。