redis网络模型

redis是基于reactor模式设计的内存数据库。
使用reactor模型的好处：

• 使用 I/O 多路复用来实现对外部请求的处理，可以减少网络连接和读写等待时间。
• 在网络 I/O 操作中能并发处理大量的客户端请求，实现高吞吐率，高并发。

redis是单线程
redis 单线程是指其网络事件处理模型 reactor 是单线程，即指令的执行是在单线程上操作。但是其包括IO读取，网络IO操作都是通过多线程执行的。
单线程的优点：

• 采用单线程，避免了不必要的上下文切换和竞争条件；不存在多线程导致的切换而消耗CPU
• 不用考虑各种锁的问题，不存在加锁和释放锁的的操作，没有因为可能出现的死锁而导致的性能消耗
• 简单可维护，多线程模式会使得程序的编写更加复杂和麻烦，单线程实现易实现

redis pipeline

redis pipeline 是一个客户端提供的机制，指将多个命令同时发送给redis服务端.
例如多个连续的incr指令，使用pipeline（管道）后，多个连续的incr指令会被统一写到发送缓冲区，只会花费一次网络来回开销，这个开销会随着n数值的增大，大幅减少网络io开销，从而提升整体服务的性能。
但是当发送缓冲区或者接收缓冲区满了的话，也会导致阻塞。导致客户端负载过重，整个请求时间变长。所以在使用pipeline时需要注意发送指令的大小。

redis事务

事务：用户定义一系列数据库操作，这些操作视为一个完整的逻辑处理工作单元，要么全部执行，要么全部不执行，是不可分割的工作单元。
事务提供了一种将多个命令打包，然后一次性有序（FIFO）执行的机制

事务相关指令

watch是redis独有的其功能是检测 key 的变动，若在事务执行中，key 变动则取消事务；需要在事务开启前调用，乐观锁实现（cas）;若被取消则事务返回 nil;
例如：

可以从例子看出上述事务逻辑是乐观锁实现，失败需要重试，增加特务逻辑的复杂度。

悲观锁在执行时，会将其他处理数据库的请求拦截，使其他请求等待。
乐观锁在执行时，不会将数据锁住，让其他数据库请求等待。

监听机制原理：
监控机制触发：所有对数据库进行修改的命令，如SET、LPUSH、SADD、ZREM、DEL、FLUSHDB等，在执行之后都会调用multi.c/touchWatchKey函数对watched_keys字典进行检查，查看是否有客户端正在监视刚刚被命令修改过的key，有的话touchWatchKey函数会将监视的客户端的REDIS_DIRTY_CAS标识打开，表示该客户端事物安全性已经被破坏。
判断事物是否安全 ：当服务器接收到一个客户端发来的EXEC命令时，服务器将会根据这个客户端是否打开REDIS_DIRTY_CAS标识来决定是否执行事物。

在实际工程应用中一般不会用到上述的事务操作。更多的使用脚本执行，例如lua 脚本。在了解lua脚本之前先熟悉一下ACID特性。

ACID特性分析

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；事务的前后，所有的数据都保持一个一致的状态，不能违反数据的一致性检测；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；这个争议很大：redis 能确保事务执行前后的数据的完整约束；但是并不满足业务功能上的一致性；比如转账功能，一个扣钱一个加钱；可能出现扣钱执行错误，加钱执行正确，那么最终还是会加钱成功；系统凭空多了钱；
I 隔离性；各个事务之间互相影响的程度；redis 是单线程执行，天然具备隔离性；
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；

redis天然只满足一致性和隔离性。原子性和持久性不满足。

lua脚本

lua脚本具备原子性；不具备一致性，出现错误不会回滚。同样满足隔离性；持久性不满足。
lua 脚本实现原子性；
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；
lua 脚本 mysql 存储区别：MySQL存储过程不具备事务性，所以也不具备原子性；
注意：如果项目中使用了 lua 脚本，不需要使用上面的事务命令；

 测试使用
EVAL script numkeys key [key ...] arg [arg ...]
# 线上使用
EVALSHA sha1 numkeys key [key ...] arg [arg ...]

项目使用先通过script load将lua脚本生成一个40位的字符串（sha1的哈希算法）然后通过evalsha执行脚本

redis异步连接

同步连接方案采用阻塞 io 来实现；优点是代码书写是同步的，业务逻辑没有割裂；缺点是阻塞当前线程，直至 redis 返回结果；通常用多个线程来实现线程池来解决效率问题；
异步连接方案采用非阻塞 io 来实现；优点是没有阻塞当前线程，redis 没有返回，依然可以往 redis 发送命令；缺点是代码书写是异步的（回调函数），业务逻辑割裂，可以通过协程解决（openresty，skynet）；配合 redis6.0 以后的 io 多线程（前提是有大量并发请求），异步连接池，能更好解决应用层的数据访问性能；

hiredis 提供异步连接方式，提供可以替换 IO 检测的接口；
关键替换 addRead， delRead ， addWrite， delWrite， cleanup， scheduleTimer，这几个检测接口；其他 io 操作，比如 connect， read， write， close等都交由 hiredis 来处理；
同时需要提供连接建立成功以及断开连接的回调；
用户可以使用当前项目的网络框架来替换相应的操作；从而实现跟项目网络层兼容的异步连接方案；

文章参考与<零声教育>的C/C++linux服务器高级架构系统教程学习