Redis 是一个 基于内存、单线程、事件驱动 的高性能数据库

一、Redis 的特点与应用场景
1. 为什么选择 Redis？
高性能：基于内存存储，单线程模型避免了锁竞争，QPS 可达十万级。
丰富的数据结构：支持字符串、列表、哈希、集合、有序集合等。
简单易用：提供丰富的命令 API，支持多语言客户端。
高可用与扩展性：支持主从复制、哨兵、集群模式。
2. 常见应用场景
缓存：热点数据存储（如商品详情页缓存）。
分布式锁：基于 SETNX 实现的互斥锁。
排行榜：基于有序集合实现用户积分排行。
消息队列：利用 List 或 Stream 实现异步消息处理。
计数器：如访问次数统计、点赞数统计。
二、Redis 的整体架构
Redis 的整体架构可以分为以下几个核心模块：

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| Client API |
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v
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| 网络层 (anet.c / ae.c) |
| – 事件驱动 |
| – IO 多路复用 (epoll) |
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v
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| 命令解析 (server.c) |
| – 协议 RESP 解析 |
| – 命令分发 |
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v
+—————————-+
| 数据结构与存储引擎 |
| – 字符串、列表、哈希等 |
| – redisObject 内存模型 |
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v
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| 持久化模块 (RDB/AOF) |
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|
v
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| 高可用模块 (Replication, |
| Sentinel, Cluster) |
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三、单线程模型与事件驱动
1. 为什么 Redis 选择单线程？
避免锁竞争：多线程访问共享数据结构需要加锁，开销大。
内存操作快：绝大多数命令的执行时间都在微秒级，CPU 并不是瓶颈。
事件驱动机制高效：基于 epoll/kqueue 实现高并发连接管理。
2. Redis 事件循环（Reactor 模式）
Redis 的事件循环定义在 ae.c，核心逻辑类似：

while (!server.shutdown_asap) {
// 处理到期的定时任务
processTimeEvents();

// 处理网络事件 (读/写/连接)
aeProcessEvents(server.el, AE_ALL_EVENTS);
}

事件分为两类：

• 文件事件：网络 IO（客户端请求、复制、持久化写入）。
• 时间事件：定时任务（如 serverCron，负责持久化检查、超时关闭连接）。

四、Redis 的内存模型与对象系统

Redis 所有数据都是基于 redisObject 封装的：

typedef struct redisObject {
unsigned type:4; // 对象类型 (string/list/hash/…)
unsigned encoding:4; // 编码方式 (raw/int/ziplist/…)
void *ptr; // 指向底层实现的数据结构
int refcount; // 引用计数
unsigned lru:24; // LRU 时间戳
} robj;

特点：

• 多态存储：不同对象的 ptr 指针指向不同的底层数据结构。
• 内存优化：小数据可能用压缩列表（ziplist）、整数集合（intset）存储。
• LRU/LFU 支持：便于实现内存淘汰策略。