Redis原理及实现细节（2）Redis协议和异步方式_实现 自助机 redis 异步 命令下发

1. Redis的网络层

Reactor【并发】处理连接，线程【串行】处理命令  （串行、并发：一个处理器  并行：多个处理器）

单Reactor：一个线程同时处理所有连接的数据：【命令】+【网络IO】

（MySQL ：一个线程对应一条连接 【并发】处理连接，【并发】处理命令）

 

Redis pipeline（客户端的技术）

先把多个请求（request）都发送过去，再按顺序依次处理响应（response）（避免阻塞，提升效率）

send：把request数据写到该连接的fd写缓冲区，协议栈；真正耗时的是服务端处理响应并回复response的recv操作

2.Redis事务

MULTI 开启事务      （MySQL：begin; start transaction;）

EXEC 提交事务       （MySQL：commit;）

DISCARD 取消事务（MySQL：rollback; 之前的命令执行完，再undolog命令逆运算，进行回滚）

WATCH 检测key的变动，若在事务执行中，key变动则取消事务；在事务开启前调用，乐观锁实现（cas）;  若被取消则事务返回 nil ;

开启事务后，每个指令都会被放进一个队列中，只有EXEC提交后才开始一次性顺序执行

3.Lua脚本

实现了原子性：redis中加载了一个lua虚拟机；用来执行redis lua脚本；redis lua 脚本的执行是原子性的；当某个脚本正在执行的时候，不会有其他命令或者脚本被执行；lua脚本当中的命令会直接修改数据状态；

redis.conf： lua-time-limit 5000 表示lua脚本执行时长是5s，如果执行了5s还没结束，lua会被kill掉                     

使用

> scripe load ‘local val = KEYS[1]; return val’

lua脚本会把脚本内容字符串通过sha1（对称加密散列函数）生成一个散列值 后面就用这个散列值来代替整个文档

> scripe exists "sha1...."  判断散列值对应的lua脚本是否存在

> scripe flush                   清除所有脚本缓存

> scripe kill                      杀死当前运行的脚本

EVAL script numkeys key [key ...] arg [arg ...]  编译脚本并执行 （测试使用）

EVALSHA sha1 numkeys key [key ...] arg [arg ...]  （线上使用）
（MySQL的lua脚本不具备事务性，显示begin commit； Redis的lua脚本具备原子性 不满足全部ACID）

4. ACID特性

A 原子性：事务是一个不可分割的工作单位，事务中的操作要么全部成功，要么全部失败；redis不支持回滚；即使事务队列中的某个命令在执行期间出现了错误，整个事务也会继续执行下去，直到将事务队列中的所有命令都执行完毕为止。
C 一致性：事务使数据库从一个一致性状态到另外一个一致性状态；这里的一致性是指预期的一致性而不是异常后的一致性；所以redis也不满足；
I 隔离性：事务的操作不被其他用户操作所打断；redis命令执行是串行的，redis事务天然具备隔离性；（lua脚本实现了完全隔离性  watch可以取消事务实现了隔离性）
D 持久性：redis只有在 aof 持久化策略的时候，并且需要在 redis.conf 中appendfsync=always 才具备持久性；实际项目中几乎不会使用 aof 持久化策略（命令协议的方式进行持久化，一般持久化采用rdb或rdb+aof）

5. Redis发布订阅

多播机制：Redis引入订阅模块PubSub    此外：disque（beta）  一般用：消息队列 zeromq kafka

• PUBLISH 命令向通道发送信息，此客户端称为publisher 发布者；
• SUBSCRIBE 向命令通道订阅信息，此客户端称为subscriber 订阅者；
• 一个发布者向一个通道发送消息，订阅者可以向多个通道订阅消息；当发布者向通道发布消息后，如果有订阅者订阅该通道，订阅者就会收到消息。

subscribe/psubscribe          unsubscribe/punsubscribe                publish                message/pmessage

订阅频道 订阅模式频道      取消订阅频道/取消订阅模式频道      发布内容          客户端收到频道内容/模式频道内容

缺点：

• 发布订阅的生产者传递过来一个消息，redis会直接找到相应的消费者并传递过去；假如没有消费者，消息直接丢弃；
• redis停机重启，pubsub的消息是不会持久化的，所有的消息被直接丢弃。

6. 异步连接

连接池：同步连接+线程池

同步连接——阻塞IO   优点：代码书写同步，业务逻辑没割裂  缺点：阻塞直到Redis返回结果，效率低，需要多线程提升效率

异步连接——非阻塞IO   优点：不用阻塞当前线程，用回调函数接收Redis返回值    缺点：代码书写异步，业务逻辑割裂

业务割裂问题：可以用协程来解决（openresty、skynet）

redis6.0以后的io多线程：异步连接池，能更好解决应用层的数据访问性能
主要解决：redis协议的压缩以及解压缩的耗时问题；一般项目中不需要开启；如果有大量并发请求，且返回数据包一般比较大的场景才用

7. Redis协议

协议图：

支持二进制安全字符串