Redis基础篇-01键值数据库基础架构

01 | 导读

1、更好的学习方式

1）先建立起“系统观”，也就是说，如果我们想要深入理解和优化 Redis，就必须要对它的总体架构和关键模块有一个全局的认知，然后再深入到具体的技术点

2、专栏讲解方式

1）通过剖析一个最简单 SimpleKV 键值数据库，来迅速抓住学习和调优 Redis 的关键

02 | 构造 SimpleKV 键值数据库

1、SimpleKV 的基本内部架构

1）大体来说，一个键值数据库包括了访问框架、索引模块、操作模块和存储模块四部分

2、可以对数据做什么操作

1）SimpleKV 支持基本操作增删改查，即 PUT、GET 和 DELETE
2）键值对保存在内存还是外存，以及它们的优劣

3、可以存哪些数据

1）对于键值数据库而言，基本的数据模型是 key-value 模型
2）“不同键值数据库支持的 key 类型一般差异不大，而 value 类型则有较大差别。例如，Memcached 支持的 value 类型仅为 String 类型，而 Redis 支持的 value 类型包括了 String、哈希表、列表、集合等
3）不同 value 类型的实现，不仅可以支撑不同业务的数据需求

4、采用什么访问模式

1）访问模式通常有两种：一种是通过函数库调用的方式供外部应用使用，另一种是通过网络框架以 Socket 通信的形式对外提供键值对操作
2）实际的键值数据库也基本采用上述两种方式，例如，RocksDB 以动态链接库的形式使用，而 Memcached 和 Redis 则是通过网络框架访问

5、如何定位键值对的位置

1）当 SimpleKV 解析了客户端发来的请求，知道了要进行的键值对操作，此时，SimpleKV 需要查找所要操作的键值对是否存在，这依赖于键值数据库的索引模块
2）索引的作用是让键值数据库根据 key 找到相应 value 的存储位置，进而执行操作
3）不同键值数据库采用的索引并不相同，例如，Memcached 和 Redis 采用哈希表作为 key-value 索引，而 RocksDB 则采用跳表作为内存中 key-value 的索引
4）对于 Redis 而言，通过索引找到 key对应的value后，仍然需要从 value 的复杂结构（例如集合和列表）中进一步找到我们实际需要的数据，这个操作的效率本身就依赖于它们的实现结构

6、不同操作的具体逻辑是怎样的

1）GET/SCAN：根据 value 的存储位置返回 value 值
2）PUT：新建或修改，为新建键值对分配内存空间
3）“DELETE：删除，释放相应的内存空间

7、如何实现重启后快速提供服务

1）SimpleKV 只需要考虑何时将内存中的键值数据保存到文件中，有两种方式。
2）一种方式是，对于每一个键值对，SimpleKV 都对其进行落盘保存， 该方式更加可靠，但是，因为每次都要写盘，SimpleKV 的性能会受到很大影响，
3）另一种方式是，SimpleKV 只是周期性地把内存中的键值数据保存到文件中，这样可以避免频繁写盘操作的性能影响。但是有数据丢失的风险。

03 | 小结

1、构造简单键值数据库 SimpleKV

1）前面两步我们是从应用的角度进行设计的，也就是应用视角
2）后面四步其实就是 SimpleKV 完整的内部构造

2、从 SimpleKV 到 Redis 的演进

1）从 SimpleKV 到 Redis 的演进 图
2）Redis 主要通过网络框架进行访问，而不再是动态库了
3）Redis 数据模型中的 value 类型很丰富，因此也带来了更多的操作接口
4）Redis 的持久化模块能支持两种方式：日志（AOF）和快照（RDB），它们各有优劣
5）SimpleKV 是个简单的单机键值数据库，但是，Redis 支持高可靠集群和高可扩展集群，因此，Redis 中包含了相应的集群功能支撑模块

04 | 思维导图

1、键值数据库基础架构

参考文献：

[1] 蒋德钧. Redis核心技术与实战[M]. 极客时间, 2020.
[2] 图片取自《Redis核心技术与实战》专栏

本文地址：https://blog.csdn.net/z_z_z_666666/article/details/108875447