Redis底层是咋回事儿，内核那些原理和机制大概聊聊

Redis之所以这么快,感觉像闪电一样，根本原因在于它的设计者聪明地避开了传统数据库的很多慢操作，把力气都用在了刀刃上，咱们就聊聊它内核里的那些“小心思”。

Redis最核心的一点是,它把所有数据都放在内存里操作（来源：Redis官方文档），你想啊，读写硬盘的速度跟读写内存的速度比起来，就像是高铁和自行车的区别，数据在内存里，省去了慢吞吞的磁盘I/O，这是它快的基础，你可能会问，那断电了数据不就没了吗？Redis有办法，它可以用一种叫“持久化”的机制，隔一段时间把内存里的数据拍个快照存到硬盘上，或者把所有写命令记个日志，这样即使重启也能恢复数据，但这属于后台操作，不影响前台的高速服务。

光有内存还不够,怎么组织这些数据也是个大学问，Redis的键值对，并不是随便扔在内存里的，而是用一个巨大的哈希表来管理（来源：《Redis设计与实现》），你可以把这个哈希表想象成一个有无数个抽屉的柜子，当你要找一个叫“user:1001”的键时，Redis会用一个快速的算法（哈希函数）立刻算出这个键应该放在哪个抽屉里，然后直接去拉开那个抽屉拿东西，这个过程几乎是瞬间完成的，跟你去第一个抽屉还是第999个抽屉花的时间差不多，所以查找速度极快，不会因为数据多了就变慢。

接下来是数据类型的魔法,Redis不只是简单的字符串存储，它还有列表、集合、有序集合等等，这些类型的实现方式也很讲究。

• 字符串（String）：最简单的类型，就是键对应一个值。
• 列表（List）：它底层用的是一种叫“快速链表”的结构（来源：Redis源码注释），简单说，就是当列表元素少的时候，它用一块连续的内存来存储，这样很紧凑；当元素变多了，就变成由多个小内存块连接起来的链表，这样在中间插入数据时就不用挪动后面所有的数据，提升了效率。
• 哈希（Hash）：当字段数量少时，它用一种类似数组的紧凑方式来存储，省内存；字段多了，就自动升级成真正的哈希表，保证查询速度。
• 集合（Set）：它底层也是哈希表，但只存键不存值，这样就天然保证了元素的唯一性，检查一个元素在不在集合里的操作非常快。
• 有序集合（ZSet）：这是最精妙的结构之一，它同时用了两种数据结构：一个叫“跳跃表”（来源：《Redis设计与实现》），一个叫哈希表，跳跃表可以让你快速地按分数排序进行范围查询（比如取前十名），而哈希表则用于快速根据成员名查找对应的分数（比如查小红的分数），两种结构各司其职，用空间换来了无与伦比的速度。

然后就是处理网络请求的模式,Redis是单线程的（指处理命令的核心模块，新版本在某些地方引入了多线程，但核心逻辑还是单线程），你可能觉得奇怪，现在都多核时代了，为啥还用单线程？这不是自废武功吗？恰恰相反，这成了Redis的一大优势，单线程意味着它不用为线程切换、锁竞争这些复杂问题而烦恼（来源：Redis作者Antirez的博客观点），它用一个叫“I/O多路复用”的技术（来源：Unix网络编程模型），像是一个高效的门卫，这个门卫同时盯着很多个来自客户端的网络连接，当哪个连接有请求来了，门卫就通知Redis核心 worker去处理，因为所有数据都在内存里，每个命令的执行速度都极快，所以这个单线程worker完全忙得过来，反而避免了多线程带来的复杂性和开销，保证了每个操作的原子性，不会出现数据错乱。

当内存不够用时,Redis有淘汰机制，它会根据你设定的规则（比如LRU，最近最少使用），自动把一些不常用的数据从内存里删掉，给新数据腾地方。

Redis的快是多种设计选择叠加的效果：内存存储是基石，高效的数据结构是利器，单线程配合I/O多路复用避免了内部损耗，它就像一个极其专注的超级收银员，只负责结账这一件事，并且把商品都放在手边最顺手的位置，所以速度无人能及。