Redis的全局命令、数据结构及内部编码

/ Redis / 没有评论 / 536浏览

上一篇中我们已经介绍过了Redis有5种数据类型,但每一种数据类型底层的实现都是不同的,在学习Redis时,我们除了要掌握这5种数据类型外,还要了解它们具体的底层实现,这有助于我们更好的掌握Redis的,在遇到问题时,可以方便快速的解决问题,在这篇,我们主要了解全局命令、数据结构及内部编码等方面的知识。

  1. 查看所有键(返回所有的键,并它具体的键输出出来)
keys *

img 2. 查看键总数(返回当前数据库中的键的个数)

dbsize

img 备注:dbsize命令在计算键总数时不会遍历所有的键,而是直接获Redis内置的键总数变量,所以dbsize命令的时间复杂度是O(1)。而keys命令则会遍历所有键,所以它的时间复杂度是O(n),所以如果Redis中保存了大量的键时,keys命令要慎用。

  1. 检查键是否存在
exists key

img 我们看exists命令是有返回值的当键存在时则返回值为1,当然键不存时返回值则为0。

  1. 删除键
del key

我们知道在Redis中有5种数据结构,但del命令可以直接删除任意类型的数据结构,而不用担心它底层的实现。 img 我们看del命令和exists命令一样,都是有返回值的。只不过不同的是del命令返回的时成功删除键的个数。如果返回的是0,说明该键没有被成功删除,也就说明该键不存在。如果返回的是大于0的数,是表示多个键被删除了。下面我们看一下删除多个键的操作。 img

  1. 键过期
expire key seconds

Redis支持对键添加过期时间,当超过这个过期时间时,Redis会自动将键删除。 img 当我们通过expire命令设置键的过期时间后,我们可以使用

ttl key

命令查看该键的剩余过期时间,所以ttl命令是有返回值的,也就是该键的剩余时间,单位是秒。除此之外,ttl命令有3种类型的返回值。下面我们看一下这3种返回值的区别。

>=0:表示剩余的过期时间
-1:键没设置过期时间
-2:键不存在
  1. 键的数据结构类型
type key

img 如果键是字符串则type命令返回的就是字符串,如果是其它的数据类型则会返回其它的数据类型(因为我们还没有学习其它的类型,这里暂时只考虑字符串),如果键不存在时,在返回none。

上面我们知道type命令会返回Redis中键的数据类型,也就是string(字符串)、hash(哈希)、list(列表)、set(集合)、zset(有序集合)等。但这些只是对外的数据结构,实际上在Redis的内部不同的数据结构有不同的底层的内部编码。不同内部编码在Redis中有些不同的性能,并且在Redis中会自动判断应该用哪种编码来存储数据,已保证Redis的性能。我们可以通过下面的命令来查看键的内部编码。

object encoding key

img 我们可以看出,上面保存的jilinwula这个键的内部编码就是embstr。下面我们看一下在Redis中所有的数据结构所对应的内部编码。 img 下面我们分析一下,为什么Redis要这样设计数据结构及底层编码呢。首先第一个好处就是可以改进内部编码。当这样做时,而不需要改变内部的数据结构,也就无需修改外部结构及命令了。第二个好处就是,我们知道不同的内部编码有着不同的性能,当这样设计时,如果我们要改变底层的内部编码时,我们只需要根据Redis配置选项就可以,将我们曾经存储过的key的底层编码更改,这样就可以针对不同的业务场景,个性化配置,进而提升性能。

我们知道Redis使用了单线程架构和I/O多路复用模型来实现高性能的内存服务。

  1. 单线程模型

每当客户端调用命令时都会经历3个步骤:发送命令、执行命令、返回结果3个过程。我们之前介绍过Redis是单线程的,所以每一条命令从客户端发送到服务端,命令不会立即执行,而是将所有的命令都会进入一个队列中,然后在顺序执行。这样,当我们客户端启动多个时执行命令时,不用考虑并发的问题,因为它们都会进入队列,顺序执行。

  1. 为什么单线程处理速度这么快

第一,我们知道Redis是将数据都存储到内存中的,内存的处理速度,要比纯硬盘IO的速度要快的多。 第二,非阻塞I/O,Redis使用epoll作为I/O多路复用技术实现的,在加上Redis自身的事件处理模型将epoll中的连接、读写、关闭都转换为事件,不在网络I/O上浪费过多的时间。

  1. 单线程避免线程切换等消耗

第一,我们知道做项目开发时,如果要对多线程做兼容,那么它要比单线程要复杂多了,代码变复杂了,出现BUG的可能性也就多了。

第二,在开发多种线程时,我们知道线程间的切换,是很耗资源的,并且对服务端来说,对线程添加锁,每次执行时都会判断锁,是很费时间的。 Redis客户端与服务端的请求过程

虽然Redis的单线程架构是有好处的,但是这也是它的弊端,我们知道,在执行命令时是顺序执行的,如果上一个命令没有执行完,那么剩下的命令是不会执行的,这也就造成了命令的阻塞。这对于Redis这种内存数据库来说,如果发生了阻塞,那么后果,可想而知,所以,我们在执行相关命令时,一定要慎重。