Redis：通信协议、内存回收与淘汰策略

Redis

全面的为大家介绍Redis的相关经验，下面为详细的介绍。

1.RESP协议简介

Redis是一个CS架构的软件，通信一般分两步（不包括pipeline和PubSub）：

• 客户端（client）向服务端（server）发送一条命令
• 服务端解析并执行命令，返回响应结果给客户端

客户端发送命令的格式、服务端响应结果的格式必须有一个规范，这个规范就是通信协议。

在Redis中采用的是RESP（Redis Serialization Protocol）协议：

• Redis 1.2版本引入了RESP协议
• Redis 2.0版本中成为与Redis服务端通信的标准，称为RESP2
• Redis 6.0版本中，从RESP2升级到了RESP3协议，增加了更多数据类型并且支持6.0的新特性–客户端缓存

在RESP中，通过首字节的字符来区分不同数据类型，常用的数据类型包括5种：

• 单行字符串：首字节是 ‘+’ ，后面跟上单行字符串，以CRLF（ “\r\n” ）结尾。例如返回”OK”： “+OK\r\n”
• 错误（Errors）：首字节是 ‘-’ ，与单行字符串格式一样，只是字符串是异常信息，例如：”-Error message\r\n”
• 数值：首字节是 ‘:’ ，后面跟上数字格式的字符串，以CRLF结尾。例如：”:10\r\n”
• 多行字符串：首字节是 ‘$’ ，表示二进制安全的字符串，最大支持512MB：
  • 如果大小为0，则代表空字符串：”$0\r\n\r\n”
  • 如果大小为-1，则代表不存在：”$-1\r\n”
• 数组：首字节是 ‘*’，后面跟上数组元素个数，再跟上元素，元素数据类型不限:

2. Redis通信协议-基于Socket自定义Redis的客户端

Redis支持TCP通信，因此我们可以使用Socket来模拟客户端，与Redis服务端建立连接：

public class RedisClient {
    private static Socket socket;
    private static PrintWriter writer;
    private static BufferedReader reader;
    public static void main(String[] args) {
        try {
            establishConnection("localhost", 6379);
            // 3.发出请求
            sendRequest("set", "name", "zbbmeta");
            
            sendRequest("get", "name");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            closeResources();
        }
    }
    private static void establishConnection(String host, int port) throws IOException {
        socket = new Socket(host, port);
        writer = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream(), StandardCharsets.UTF_8));
        reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream(), StandardCharsets.UTF_8));
    }
   
    private static void sendRequest(String... args) {
        writer.println("*" + args.length);
        for (String arg : args) {
            writer.println("$" + arg.getBytes(StandardCharsets.UTF_8).length);
            writer.println(arg);
        }
        writer.flush();
    }
    private static void closeResources() {
        try {
            if (reader != null) reader.close();
            if (writer != null) writer.close();
            if (socket != null) socket.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

3. Redis内存回收-过期key处理

Redis之所以性能强，最主要的原因就是基于内存存储。然而单节点的Redis其内存大小不宜过大，会影响持久化或主从同步性能。可以通过修改配置文件来设置Redis的最大内存：

当内存使用达到上限时，就无法存储更多数据了。为了解决这个问题，Redis提供了一些策略实现内存回收：

3.1. 内存过期策略

在学习Redis缓存的时候我们说过，可以通过expire命令给Redis的key设置TTL（存活时间）：