一、什么是redis:

Redis是现在最受欢迎的NoSQL数据库之一，Redis是一个使用ANSI C编写的开源、包含多种数据结构、支持网络、基于内存、可选持久性的键值对存储数据库，其具备如下特性：

• 基于内存运行，性能高效
• 支持分布式，理论上可以无限扩展
• key-value存储系统
• 开源的使用ANSI C语言编写、遵守BSD协议、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API

相比于其他数据库类型，Redis具备的特点是：

• C/S通讯模型
• 单进程单线程模型
• 丰富的数据类型
• 操作具有原子性
• 持久化
• 高并发读写
• 支持lua脚本

二、redis的五种类型:

1、String类型：最大长度支持512M

• GET/MGET
• SET/SETEX/MSET/MSETNX
• INCR/DECR
• GETSET
• DEL

2、哈希类型：

该类型是由field和关联的value组成的map。其中，field和value都是字符串类型的。

• HGET/HMGET/HGETALL
• HSET/HMSET/HSETNX
• HEXISTS/HLEN
• HKEYS/HDEL
• HVALS

3、列表类型：该类型是一个插入顺序排序的字符串元素集合, 基于双链表实现。

• LPUSH/LPUSHX/LPOP/RPUSH/RPUSHX/RPOP/LINSERT/LSET
• LINDEX/LRANGE
• LLEN/LTRIM

4、集合类型：

Set类型是一种无顺序集合, 它和List类型最大的区别是：集合中的元素没有顺序, 且元素是唯一的。Set类型的底层是通过哈希表实现的：

• SADD/SPOP/SMOVE/SCARD
• SINTER/SDIFF/SDIFFSTORE/SUNION

5、顺序集合类型：

ZSet是一种有序集合类型，每个元素都会关联一个double类型的分数权值，通过这个权值来为集合中的成员进行从小到大的排序。与Set类型一样，其底层也是通过哈希表实现的。

• ZADD/ZPOP/ZMOVE/ZCARD/ZCOUNT
• ZINTER/ZDIFF/ZDIFFSTORE/ZUNION

三、redis持久化：

1、RDB:

bgsave触发，Redis调用fork()函数，创建一个子进程（子进程与父进程共内存），子进程执行持久化操作，将内存中的缓存持久化到一个rdb临时文件，待到持久化完成，临时文件替换旧的dump.rdb文件。自此一次RDB持久化操作就完成了。

 怎么解决子进程在持久化过程中，有新的写入请求呢？

这就用到了写时复制(copy-on-write):

1、子进程会就是把真实数据的地址拷贝一份到需要持久化的进程中，注意这边是拷贝地址，执行很快

2、Redis会开辟一块新的空间, 让写数据的地址指向新的空间,这里就是copy-on-write策略，持久化的还是修改之前的数据，修改的数据已经是复制出来的另一份数据了。

 2、AOF：

AOF 持久化时，会将新写入的命令放入aof_buff中，然后检测时间（这个时间就是redis.conf中配置的aof执行频率），再决定是否持久化。当发生aof日志重写时，Redis同样会调用fork()函数，创建一个子进程，对当前内存中的数据进行持久化到一个临时aof文件，这个期间产生的写操作会存入缓冲区，待到持久化完成后，再将缓冲区的操作写入aof后面。

肯定不能每执行一条写入命令就记录到文件中，那会严重拖垮性能！所以准备一个缓冲区，然后把要记录的命令先临时保存在这里，然后再择机写入文件，我把这个临时缓冲区叫做aof_buf。

除aof_buf之外，又准备了一个缓冲区：AOF重写缓冲区

从创建重写子进程开始的那一刻起，我把后面来的写入命令也copy一份写到这个重写缓冲区中，等到子进程重写AOF文件结束之后，我再把这个缓冲区中的命令写入到新的AOF文件中。

最后再重命名新的AOF文件，替换掉原来的那个臃肿不堪的大文件，终于大功告成

四、主从复制:

主从复制，是指将一台Redis服务器的数据，复制到其他的Redis服务器。前者称为主节点(master)，后者称为从节点(slave)；数据的复制是单向的，只能由主节点到从节点

主从复制的开启，完全是在从节点发起的；不需要我们在主节点做任何事情。

1、主从复制过程大体可以分为3个阶段：

连接建立阶段（即准备阶段）、数据同步阶段、命令传播阶段；

a、连接建立阶段

1)、保存主节点信息

2)、建立socket连接

3)、发送ping命令

4)、身份验证

5)、发送从节点端口信息

b、数据同步阶段

主节点和从节点互为客户端和服务端

c、命令传播阶段

主节点和从节点互为客户端和服务端

数据同步完成后，还有复制积压缓存区中的写命令没有执行，这样的话需要命令同步

2、全量复制和部分复制：

a、全量复制

Redis通过psync命令进行全量复制的过程如下：

（1）从节点判断无法进行部分复制，向主节点发送全量复制的请求；或从节点发送部分复制的请求，但主节点判断无法进行部分复制；具体判断过程需要在讲述了部分复制原理后再介绍。

（2）主节点收到全量复制的命令后，执行bgsave，在后台生成RDB文件，并使用一个缓冲区（称为复制缓冲区）记录从现在开始执行的所有写命令

（3）主节点的bgsave执行完成后，将RDB文件发送给从节点；从节点首先清除自己的旧数据，然后载入接收的RDB文件，将数据库状态更新至主节点执行bgsave时的数据库状态

（4）主节点将前述复制缓冲区中的所有写命令发送给从节点，从节点执行这些写命令，将数据库状态更新至主节点的最新状态

（5）如果从节点开启了AOF，则会触发bgrewriteaof的执行，从而保证AOF文件更新至主节点的最新状态

b、部分复制

部分复制的实现，依赖于三个重要的概念：

复制偏移量：主节点和从节点分别维护一个复制偏移量（offset），代表的是主节点向从节点传递的字节数；主节点每次向从节点传播N个字节数据时，主节点的offset增加N；从节点每次收到主节点传来的N个字节数据时，从节点的offset增加N。

复制积压缓冲区：是由主节点维护的、固定长度的、先进先出(FIFO)队列，默认大小1MB；当主节点开始有从节点时创建，其作用是备份主节点最近发送给从节点的数据。注意，无论主节点有一个还是多个从节点，都只需要一个复制积压缓冲区。

在命令传播阶段，主节点除了将写命令发送给从节点，还会发送一份给复制积压缓冲区，作为写命令的备份；除了存储写命令，复制积压缓冲区中还存储了其中的每个字节对应的复制偏移量（offset）。由于复制积压缓冲区定长且是先进先出，所以它保存的是主节点最近执行的写命令；时间较早的写命令会被挤出缓冲区。

由于该缓冲区长度固定且有限，因此可以备份的写命令也有限，当主从节点offset的差距过大超过缓冲区长度时，将无法执行部分复制，只能执行全量复制。反过来说，为了提高网络中断时部分复制执行的概率，可以根据需要增大复制积压缓冲区的大小(通过配置repl-backlog-size)；例如如果网络中断的平均时间是60s，而主节点平均每秒产生的写命令(特定协议格式)所占的字节数为100KB，则复制积压缓冲区的平均需求为6MB，保险起见，可以设置为12MB，来保证绝大多数断线情况都可以使用部分复制。

从节点将offset发送给主节点后，主节点根据offset和缓冲区大小决定能否执行部分复制：

• 如果offset偏移量之后的数据，仍然都在复制积压缓冲区里，则执行部分复制；
• 如果offset偏移量之后的数据已不在复制积压缓冲区中（数据已被挤出），则执行全量复制

服务器运行ID(runid)：每个Redis节点(无论主从)，在启动时都会自动生成一个随机ID(每次启动都不一样)，由40个随机的十六进制字符组成；runid用来唯一识别一个Redis节点。

主从节点初次复制时，主节点将自己的runid发送给从节点，从节点将这个runid保存起来；当断线重连时，从节点会将这个runid发送给主节点；主节点根据runid判断能否进行部分复制：

• 如果从节点保存的runid与主节点现在的runid相同，说明主从节点之前同步过，主节点会继续尝试使用部分复制(到底能不能部分复制还要看offset和复制积压缓冲区的情况)；
• 如果从节点保存的runid与主节点现在的runid不同，说明从节点在断线前同步的Redis节点并不是当前的主节点，只能进行全量复制。

3、psync命令的执行

如果从节点之前未执行过slaveof或最近执行了slaveof no one，则从节点发送命令为psync ? -1，向主节点请求全量复制；否则发送命令为psync <runid> <offset>（其中runid为上次复制的主节点的runid，offset为上次复制截止时从节点保存的复制偏移量），主节点收到消息runid与从节点发送的runid相同，且从节点发送的offset之后的数据在复制积压缓冲区中都存在，则回复+CONTINUE，表示将进行部分复制，否则回复+FULLRESYNC <runid> <offset>，表示要进行全量复制

知识点：

Redis配置:redis配置文件详解 - AlanLee-Java - 博客园

NoSql:Sql Or NoSql，看完这一篇你就懂了 - 五月的仓颉 - 博客园

RDB和AOF（append only file）：Redis的两种持久化RDB和AOF（超详细）_鲨鱼辣椒灬的博客-CSDN博客_rdb和aof

参考:深入学习Redis（1）：Redis内存模型 - 编程迷思 - 博客园