🎯Redis的亮剑精神：从单兵到军团的传奇

🏹 2010年：Redis 1.0单兵作战，以速度和敏捷著称。(简单的缓存)
🛡️ 2013年：Redis 2.8，装备升级，引入持久化（RDB和AOF）和复制，增强生存能力
🏰 2013年：Sentinel，建立指挥部，实现实时监控和自动故障转移。
🗺️ 2015年：Redis 3.0，形成军团，通过集群和分片战术，扩大战场控制
🌊 2017年：Redis 5.0，引入流数据类型，如同新增特种部队。
🧵 2020年：Redis 6.0，多线程I/O，如同军团中的快速反应部队

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Redis之所以快，主要因素：

一、IO复用与单线程读/写

1. IO复用（IO Multiplexing）

• Redis使用IO复用技术，通过select、epoll或kqueue等机制，在一个线程中同时处理多个套接字（Socket）连接。这样可以减少线程切换的开销，提高处理效率。
• 图中展示了多个套接字连接（如套接字1、套接字2、套接字3）通过事件循环（Event Loop）进行处理。这种方式可以高效地处理大量并发连接。

2. 单线程读/写

• Redis的核心操作是单线程执行的。这意味着在处理读写操作时，不需要考虑复杂的线程同步问题，减少了锁竞争和上下文切换的开销。
• 单线程通过事件调度程序（Event Dispatcher）和事件处理器（Event Handler）来处理请求，确保操作的顺序性和原子性。

二、基于RAM

内存存储（RAM）

• Redis将数据存储在内存中，而不是磁盘。内存的读写速度远远快于磁盘（RAM的读写速度在纳秒级别，而磁盘的读写速度在毫秒级别）。
• 图中展示了Redis的数据存储层次结构，从最快的注册（0.3ns）到L1缓存（0.9ns）、L2缓存（2.8ns）、L3缓存（12.9ns），再到RAM（120ns），最后是SSD（50 - 150μs）和HDD（1 - 10ms）。这种存储方式使得Redis在数据读写方面非常迅速。

三、高效的数据结构

数据结构优化

• Redis采用了多种高效的数据结构，如字符串（String）、列表（List）、哈希（Hash）、集合（Set）、有序集合（Sorted Set）等。这些数据结构在设计上针对内存操作进行了优化。
• 例如，图中展示了SDS（Simple Dynamic String）数据结构，它具有快速的字符串长度查询（O(1)复杂度）、预分配空间以减少内存重分配次数等特性。
• SkipList（跳跃表）是一种有序数据结构，通过分层索引实现快速查找，其平均查找复杂度为O(log N)。

综上所述，Redis通过IO复用和单线程读写机制减少了线程切换开销，利用内存存储实现了快速的数据读写，并采用高效的数据结构优化了内存操作，这些因素共同使得Redis具有非常高的性能。

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常见数据缓存的多种位置：

  1. 客户端缓存：在客户端设备（如电脑、手机等）上进行数据缓存，可加快数据访问速度，减轻服务器压力。
  2. CDN（内容分发网络）：缓存静态数据，如图片、脚本、样式文件等，通过将这些数据存储在离用户更近的节点，提高用户访问静态资源的速度。
  3. 负载均衡 - 缓存数据：负载均衡器可以缓存部分数据，帮助更高效地分配客户端请求。
  4. Kafka - 消息数据：Kafka作为消息代理，可缓存消息数据，用于异步处理和削峰填谷。
  5. 服务A和服务B：包含CPU缓存（用于快速访问CPU近期使用的数据）、内存缓存（存储在内存中，读写速度快）、磁盘缓存（将频繁访问的数据存储在磁盘特定区域，提升访问效率）。
  6. 分布式缓存 - 内存缓存：通过分布式系统实现的内存缓存，可在多个节点间共享缓存数据，提升系统整体性能。
  7. 全文搜索 - 索引数据：缓存索引数据，加快全文搜索的查询速度。
  8. 关系型数据库：包括预写式日志、缓冲池、物化视图、复制日志、事务日志等，这些机制可提高数据库的读写性能和数据一致性。
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参考文献或转载相关：