红色分布式里Redis咋发挥高性能，关键技术和最大限度利用讲解

在所谓的“红色分布式”系统，也就是我们常说的高性能、高可用的分布式系统中，Redis扮演的角色非常关键，它就像一个超级快的、专门负责记事的“大脑”，它不是数据库那种管长远存储的大家伙，而是管着那些需要被飞快访问的临时数据，要让Redis在这个系统里真正飞起来，主要靠几个核心技术和使用技巧。

最根本的一点是,Redis把所有数据都放在内存里操作，这就像我们把最常用的工具放在手边，而不是锁在仓库里，拿取速度天差地别，内存的读写速度比硬盘快几个数量级，这是Redis高性能的基石，但有人会问，内存一断电数据不就没了？为了解决这个问题，Redis提供了两种主要的“保底”机制：RDB和AOF，RDB就像是给内存数据拍个快照，然后存到硬盘上，适合做灾难恢复备份，AOF则是把每一次写操作命令都记录下来，像写日记一样，恢复的时候重新执行一遍命令就行了，数据更安全，在实际使用中，常常会把两者结合起来，在保证性能的同时，兼顾数据的安全性。（来源：Redis官方文档关于持久化的说明）

Redis用了非常高效的数据结构,它不仅仅是简单的key-value存储，它支持的value类型很丰富，比如字符串（String）、列表（List）、集合（Set）、有序集合（Sorted Set）、哈希（Hash）等等，这些数据结构在Redis内部都是经过精心设计的，操作起来非常快，有序集合能让你很快地做排行榜，哈希表很适合存储对象信息，用对了数据结构，就能用最少的操作步骤完成业务逻辑，自然就快了。（来源：Redis官方文档关于数据类型的介绍）

为了发挥极致性能,要充分利用Redis的单线程模型，听起来可能有点反常识，但Redis处理网络请求和执行命令的核心模块确实是单线程的，这样做有个巨大的好处：避免了多线程环境下复杂的锁竞争问题，减少了上下文切换的开销，使得CPU不用把时间浪费在管理线程上，可以专心处理数据，这个单线程指的是核心命令处理，像持久化、网络IO等一些辅助功能，Redis还是会用额外的线程或进程去做的，理解这一点很重要，意味着我们不能在Redis上执行特别耗时的命令，否则会阻塞后续所有请求，要避免使用像KEYS *这样的命令，或者处理超大的数据集合。（来源：Redis官方文档关于Redis单线程的说明）

在分布式系统中,光一个Redis实例再快也可能不够用，还会遇到容量和单点故障的问题，这就引出了“分布式”的用法，主要有两种技术：主从复制和分片集群。

主从复制（Replication）就是搞一个主节点（Master）负责写，然后挂多个从节点（Slave）负责读和备份，主节点把数据变化同步给从节点，这样做的好处一是可以做读写分离，把读请求分散到多个从节点上，大大提升系统的整体读吞吐量；二是提高了可用性，万一主节点挂了，可以快速把一个从节点升级成新的主节点继续服务。（来源：Redis官方文档关于复制的说明）

当数据量巨大,一个主节点也存不下，或者写压力大到单个主节点扛不住时，就要用到分片集群（Cluster），分片的意思就是把整个大数据集拆分成很多个小片段，每个片段由一个主从小组来负责，数据该存到哪个片段，该从哪个片段读，Redis集群内部有机制（比如用CRC16算法计算key的哈希值）来自动管理，这样，整个集群的存储能力和处理能力就变成了所有主节点能力之和，实现了水平扩展，这是Redis应对超大规模场景的终极武器。（来源：Redis官方文档关于集群的说明）

除了这些架构上的技术,最大限度利用Redis还需要一些最佳实践，尽量使用批量操作（pipeline），把多个命令打包一次发送，减少网络往返次数，这在需要连续执行多个命令时效果极其明显，还有，要合理设置数据的过期时间，让Redis能自动清理不再需要的数据，避免内存被无用数据占满，客户端的连接最好使用连接池，避免频繁地创建和关闭连接，因为建立连接也是一个开销不小的操作。

在红色分布式系统里,要让Redis发挥高性能，关键是要理解并用好它的内存存储特性、高效数据结构、单线程模型，再根据业务规模巧妙运用主从复制和分片集群来扩展能力，最后辅以批量操作、连接池等优化技巧，通过这些方法，就能让这个“高速大脑”最大限度地支撑起整个系统的快速响应。