Redis设计与实现 计算机与互联网 书籍|3770218 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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黄健宏 著

图书标签:

• Redis
• 内存数据库
• 数据结构
• 缓存
• 持久化
• 分布式系统
• NoSQL
• 高性能
• 计算机科学
• 互联网应用

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111464747

商品编码：1247138738

丛书名： 数据库技术丛书

出版时间：2014-06-01

页数：388

书名：	Redis设计与实现|3770218
图书定价：	79元
图书作者：	黄健宏
出版社：	机械工业出版社
出版日期：	2014/6/1 0:00:00
ISBN号：	9787111464747
开本：	16开
页数：	388
版次：	1-1

内容简介

《Redis设计与实现》全面而完整地讲解了Redis的内部机制与实现方式，对Redis的大多数单机功能以及所有多机功能的实现原理进行了介绍，展示了这些功能的核心数据结构以及关键的算法思想,图示丰富，描述清晰，并给出大量参考信息。通过阅读本书，读者可以快速、有效地了解Redis的内部构造以及运作机制，更好、更高效地使用Redis。 《Redis设计与实现》主要分为四大部分。第一部分“数据结构与对象”介绍了Redis中的各种对象及其数据结构，并说明这些数据结构如何影响对象的功能和性能。第二部分“单机数据库的实现”对Redis实现单机数据库的方法进行了介绍，包括数据库、RDB持久化、AOF持久化、事件等。第三部分“多机数据库的实现”对Redis的Sentinel、复制、集群三个多机功能进行了介绍。第四部分“独立功能的实现”对Redis中各个相对独立的功能模块进行了介绍，涉及发布与订阅、事务、Lua脚本、排序、二进制位数组、慢查询日志、监视器等。本书作者专门维护了www.redisbook.com网站，提供带有详细注释的Redis源代码，以及本书相关的更新内容。

目录

《Redis设计与实现》 前言 致谢 第1章 引言1 1.1 Redis版本说明1 1.2 章节编排1 1.3 推荐的阅读方法4 1.4 行文规则4 1.5 配套网站5 第一部分 数据结构与对象 第2章 简单动态字符串8 2.1 SDS的定义9 2.2 SDS与C字符串的区别10 2.3 SDS API17 2.4 重点回顾18 2.5 参考资料18 第3章 链表19 3.1 链表和链表节点的实现20 3.2 链表和链表节点的API21 3.3 重点回顾22 第4章 字典23 4.1 字典的实现24 4.2 哈希算法27 4.3 解决键冲突28 4.4 rehash 29 4.5 渐进式rehash32 4.6 字典API36 4.7 重点回顾37 第5章 跳跃表38 5.1 跳跃表的实现39 5.2 跳跃表API44 5.3 重点回顾45 第6章 整数集合46 6.1 整数集合的实现46 6.2 升级48 6.3 升级的好处50 6.4 降级51 6.5 整数集合API51 6.6 重点回顾51 第7章 压缩列表52 7.1 压缩列表的构成52 7.2 压缩列表节点的构成54 7.3 连锁更新57 7.4 压缩列表API59 7.5 重点回顾59 第8章 对象60 8.1 对象的类型与编码60 8.2 字符串对象64 8.3 列表对象68 8.4 哈希对象71 8.5 集合对象75 8.6 有序集合对象77 8.7 类型检查与命令多态81 8.8 内存回收84 8.9 对象共享85 8.10 对象的空转时长87 8.11 重点回顾88 第二部分 单机数据库的实现 第9章 数据库90 9.1 服务器中的数据库90 9.2 切换数据库91 9.3 数据库键空间93 9.4 设置键的生存时间或过期时间99 9.5 过期键删除策略107 9.6 Redis的过期键删除策略108 9.7 AOF、RDB和复制功能对过期键的处理111 9.8 数据库通知113 9.9 重点回顾117 第10章 RDB持久化118 10.1 RDB 文件的创建与载入119 10.2 自动间隔性保存121 10.3 RDB 文件结构125 10.4 分析RDB文件133 10.5 重点回顾137 10.6 参考资料137 第11章 AOF持久化138 11.1 AOF持久化的实现139 11.2 AOF文件的载入与数据还原142 11.3 AOF重写143 11.4 重点回顾150 第12章 事件151 12.1 文件事件151 12.2 时间事件156 12.3 事件的调度与执行159 12.4 重点回顾161 12.5 参考资料161 第13章 客户端162 13.1 客户端属性163 13.2 客户端的创建与关闭172 13.3 重点回顾174 第14章 服务器176 14.1 命令请求的执行过程176 14.2 serverCron函数184 14.3 初始化服务器192 14.4 重点回顾196 第三部分 多机数据库的实现 第15章 复制198 15.1 旧版复制功能的实现199 15.2 旧版复制功能的缺陷201 15.3 新版复制功能的实现203 15.4 部分重同步的实现204 15.5 PSYNC 命令的实现209 15.6 复制的实现211 15.7 心跳检测216 15.8 重点回顾218 第16章 Sentinel219 16.1 启动并初始化Sentinel 220 16.2 获取主服务器信息227 16.3 获取从服务器信息229 16.4 向主服务器和从服务器发送信息230 16.5 接收来自主服务器和从服务器的频道信息231 16.6 检测主观下线状态234 16.7 检查客观下线状态236 16.8 选举领头Sentinel 238 16.9 故障转移240 16.10 重点回顾243 16.11 参考资料244 第17章 集群245 17.1 节点245 17.2 槽指派251 17.3 在集群中执行命令258 17.4 重新分片265 17.5 ASK错误267 17.6 复制与故障转移273 17.7 消息281 17.8 重点回顾288 第四部分 独立功能的实现 第18章 发布与订阅290 18.1 频道的订阅与退订292 18.2 模式的订阅与退订295 18.3 发送消息298 18.4 查看订阅信息300 18.5 重点回顾303 18.6 参考资料304 第19章 事务305 19.1 事务的实现306 19.2 WATCH 命令的实现310 19.3 事务的ACID 性质314 19.4 重点回顾319 19.5 参考资料320 第20章 Lua脚本321 20.1 创建并修改Lua 环境322 20.2 Lua 环境协作组件327 20.3 EVAL命令的实现329 20.4 EVALSHA 命令的实现332 20.5 脚本管理命令的实现333 20.6 脚本复制336 20.7 重点回顾342 20.8 参考资料343 第21章 排序344 21.1 SORT 命令的实现345 21.2 ALPHA 选项的实现347 21.3 ASC 选项和DESC 选项的实现348 21.4 BY选项的实现350 21.5 带有ALPHA 选项的BY 选项的实现352 21.6 LIMIT 选项的实现353 21.7 GET选项的实现355 21.8 STORE 选项的实现358 21.9 多个选项的执行顺序359 21.10 重点回顾361 第22章 二进制位数组362 22.1 位数组的表示363 22.2 GETBIT命令的实现365 22.3 SETBIT 命令的实现366 22.4 BITCOUNT 命令的实现369 22.5 BITOP 命令的实现376 22.6 重点回顾377 22.7 参考资料377 第23章 慢查询日志378 23.1 慢查询记录的保存380 23.2 慢查询日志的阅览和删除382 23.3 添加新日志383 23.4 重点回顾385 第24章 监视器386 24.1 成为监视器387 24.2 向监视器发送命令信息387 24.3 重点回顾388

《深度解析：分布式缓存的原理与实践》 一、 时代浪潮下的技术抉择 在飞速发展的数字时代，互联网应用对性能、可用性和可伸缩性的需求日益增长，传统单机数据库已难以应对海量数据的读写压力。分布式系统应运而生，成为现代互联网架构的基石。而在这座宏伟的分布式大厦中，缓存技术扮演着至关重要的角色，它犹如高速公路上的加油站，极大地提升了数据访问的速度，降低了后端系统的负载，成为构建高性能、高可用互联网服务的关键一环。 本书《深度解析：分布式缓存的原理与实践》正是为了满足这一时代需求而生。它并非专注于某一款具体的分布式缓存产品，而是旨在深入剖析分布式缓存这一核心技术概念的底层原理、设计思想以及在实际工程中的应用策略。我们将从分布式缓存的出现背景、核心价值出发，逐步揭示其内部运作机制，并为读者提供一套系统化的实践指导，帮助开发者和架构师们在面对复杂的分布式系统设计时，能够做出明智的技术选型与优化决策。 二、 从“快”到“稳”：分布式缓存的核心价值 为何分布式缓存如此重要？其核心价值可以概括为两个字：“快”与“稳”。 “快”： 这是缓存最直观的价值。通过将频繁访问的数据存储在内存中，相比于从磁盘读取，内存访问的速度可达毫秒级甚至亚毫秒级。当用户请求数据时，首先从缓存中查找，若命中则直接返回，极大地缩短了响应时间。对于电商平台而言，这意味着更流畅的用户体验，更高的转化率；对于金融交易系统，则意味着更快的撮单速度，更低的延迟。分布式缓存更是将这种“快”的能力进行横向扩展，能够服务于海量并发请求，构建起高性能的互联网服务。 “稳”： 分布式缓存的“稳”体现在多个层面。首先，它能够显著降低后端数据库的负载。通过拦截大部分的读请求，缓存承担了查询压力，使得后端数据库能够更专注于处理写操作和复杂查询，从而提高了整个系统的吞吐量和稳定性。其次，分布式缓存通常具备高可用和容错机制。通过主从复制、哨兵模式、集群模式等技术，即使部分节点发生故障，系统仍能对外提供服务，保障了业务的连续性。最后，它还能通过缓存失效策略、过期策略等，在一定程度上保证数据的实时性与一致性，在性能与一致性之间找到合理的平衡点。 三、 穿越迷雾：分布式缓存的底层原理 要真正掌握分布式缓存，必须深入理解其底层的设计与实现原理。本书将带领读者穿越技术的迷雾，揭示以下核心概念： 数据存储模型： 键值对（Key-Value）模型： 这是最基础也是最常见的模型。理解键的唯一性、值的多样性（字符串、列表、集合、有序集合、哈希表等）以及不同数据结构的底层实现，是掌握缓存操作的基础。我们将深入探讨这些数据结构在内存中的存储方式，以及它们如何支持高效的读写操作。 内存管理与淘汰策略： 内存是有限的，如何有效地管理内存空间，在何时移除不再被频繁访问的数据，是分布式缓存设计的关键。我们将详细介绍各种经典的淘汰策略，如 LRU (Least Recently Used，最近最少使用)、LFU (Least Frequently Used，最不常使用)、FIFO (First In First Out，先进先出) 等，并分析它们在不同场景下的优缺点。理解这些策略，能够帮助我们更好地预估缓存命中率，优化资源利用。 持久化机制： 尽管缓存主要以内存为主，但为了防止服务器重启后数据丢失，许多分布式缓存系统也提供了持久化能力。我们将探讨 RDB (Redis Database) 和 AOF (Append Only File) 等不同的持久化方式，分析它们的原理、性能影响以及适用场景，帮助读者在内存速度和数据持久性之间做出权衡。 网络通信与协议： 客户端-服务器模型： 理解客户端如何与分布式缓存服务器进行通信，包括请求的发送、命令的解析、响应的接收等。我们将剖析常用的通信协议，例如 RESP (REdis Serialization Protocol)，理解其设计哲学和高效性。 多路复用与异步IO： 为了处理海量并发连接，分布式缓存服务器通常采用多路复用（如 epoll、kqueue）和异步IO模型。我们将深入讲解这些技术如何实现高效的网络I/O，大幅提升服务器的并发处理能力，避免阻塞。 分布式下的挑战与解决方案： 一致性问题： 当数据分布在多个节点上时，如何保证数据的一致性是一个巨大的挑战。本书将深入探讨 CAP 定理（Consistency, Availability, Partition Tolerance）对分布式缓存的影响，并介绍常见的解决方案，如最终一致性、强一致性等，以及它们所带来的权衡。 数据分片（Sharding）： 为了应对海量数据存储和访问压力，数据通常需要被分散存储在多个节点上。我们将详细介绍各种数据分片策略，如哈希分片、范围分片、一致性哈希等，分析它们的设计思路、实现方式以及在负载均衡和容错方面的作用。 高可用与容错： 分布式系统不可避免地会遇到节点故障。我们将深入讲解分布式缓存系统如何通过主从复制、哨兵模式、集群模式等技术，实现故障检测、自动切换和数据同步，从而保证系统的高可用性和容错性。理解这些机制，是构建稳定可靠分布式服务的关键。 分布式锁： 在分布式环境中，需要精确控制对共享资源的访问，以避免并发冲突。本书将详细探讨分布式锁的原理、实现方式（如基于 Redis 的分布式锁），以及在实际应用中需要注意的各种细节和坑点。 四、 融会贯通：分布式缓存的工程实践 理论的深度离不开实践的广度。本书将聚焦于分布式缓存的工程实践，为读者提供切实可行的指导： 缓存设计模式： 掌握常见的缓存设计模式，例如： Cache-Aside Pattern (旁路缓存)： 这是最经典的缓存使用模式。我们将详细讲解其工作流程，分析读写缓存的细节，以及如何处理缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩等问题。 Read-Through/Write-Through Pattern (读通/写通)： 探讨这些模式的特点，以及它们与旁路缓存模式的区别和适用场景。 Write-Behind Caching Pattern (写回缓存)： 分析这种模式的优劣，以及它在特定业务场景下的应用。 性能优化与调优： 命中率分析与提升： 如何通过监控工具分析缓存命中率，并采取相应措施来提高命中率，例如调整缓存空间大小、优化数据结构、改进淘汰策略等。 网络传输优化： 减少网络请求次数、使用连接池、选择合适的序列化协议等，都是提升缓存性能的关键。 并发控制与性能瓶颈分析： 如何识别和解决分布式缓存系统中的并发瓶颈，例如锁竞争、CPU 占用过高等问题。 解决常见缓存问题： 缓存穿透： 即查询一个根本不存在的数据，导致每次请求都直接打到数据库。我们将深入分析其成因，并提供解决方案，如布隆过滤器。 缓存击穿： 即大量并发请求同时查询一个热点数据，而该数据恰好失效，导致所有请求都涌向数据库。我们将探讨如何通过互斥锁等机制来解决。 缓存雪崩： 即大量缓存数据在同一时间失效，导致所有请求瞬间涌向数据库，造成系统崩溃。我们将分析其根源，并提供防范策略，如设置合理的失效时间、使用集群模式等。 数据不一致： 在分布式系统中，保持数据强一致性是极其困难的。本书将深入讨论如何通过权衡一致性、可用性和分区容错性，来设计满足业务需求的缓存策略。 实际应用场景剖析： 热点数据缓存： 如何为网站首页、商品详情页等高流量页面设计缓存策略。 API 结果缓存： 如何缓存第三方 API 的调用结果，降低外部依赖的延迟。 用户会话管理： 如何使用分布式缓存来存储和管理用户登录信息。 排行榜与计数统计： 如何利用分布式缓存的有序集合、计数器等特性实现高性能的排行榜和实时统计功能。 分布式任务队列： 探讨分布式缓存如何作为简单的消息队列，用于解耦系统组件，实现异步处理。 五、 迈向卓越：学习本书的价值 学习《深度解析：分布式缓存的原理与实践》，您将能够： 深刻理解分布式缓存的核心原理： 告别“知其然，不知其所以然”的状态，真正掌握分布式缓存的底层运作机制。 掌握设计高性能、高可用系统的关键技术： 能够根据业务需求，设计出满足性能和稳定性要求的缓存方案。 有效解决分布式系统中的常见缓存难题： 具备独立分析和解决缓存穿透、击穿、雪崩等问题的能力。 提升代码与架构的健壮性： 学习如何在实际工程中应用分布式缓存，规避潜在风险，构建更可靠的系统。 成为一名更优秀的分布式系统开发者与架构师： 拥有扎实的理论基础和丰富的实践经验，在职业发展中更具竞争力。 本书不仅是一本技术书籍，更是一份通往分布式系统设计卓越之路的指南。无论您是初涉分布式领域的开发者，还是经验丰富的架构师，都能从中获得宝贵的知识和启发。让我们一同开启这场深度探索之旅，驾驭分布式缓存的强大力量！

评分☆☆☆☆☆

近年来，随着云计算和微服务架构的兴起，对高性能、可扩展的数据存储解决方案的需求日益增长，Redis凭借其卓越的性能和丰富的功能，成为了许多企业的首选。我一直对Redis在各种场景下的应用感到好奇，例如它如何被用于缓存、会话管理、消息队列，甚至实时分析。这本书的题目暗示了它将深入探讨Redis的设计哲学和实现细节，这对我来说具有极大的吸引力。我希望能够通过这本书，学习到如何根据实际业务需求，巧妙地运用Redis的各种数据结构和命令，并深入了解其内部的优化策略，例如如何通过调整配置参数来达到最佳性能。我尤其期待书中能够包含一些关于Redis的源码解读，让我能够一窥其精妙的实现，从而更好地理解其优势和局限性，并在实际工作中做出更明智的技术选型和架构设计。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在互联网行业摸爬滚打多年的开发者，我深知基础技术的重要性，而Redis无疑是现代互联网架构中不可或缺的一环。我经常在各种技术论坛和博客中看到关于Redis性能优化、高可用架构、分布式解决方案的讨论，这足以证明它在实际业务中的广泛应用和深远影响。我尤其好奇的是，Redis是如何在内存中实现如此高效的数据读写，以及它在面对海量数据时，如何保证其稳定性和一致性。这本书的出现，就像为我量身定做的一份技术指南，它承诺要揭开Redis“设计与实现”的神秘面纱，让我能够从根本上理解其底层原理。我希望能在这本书中找到关于数据结构、内存管理、并发控制等方面的深入剖析，从而能够更从容地应对高并发、大数据量的技术挑战。我期待这本书能够帮助我提升解决复杂技术问题的能力，成为一名更优秀、更有深度的技术人。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计给我留下了深刻的印象，以一种深邃的蓝色为主调，辅以抽象的红色线条，仿佛将思绪引向一个充满探索未知可能性的数据世界。拿到书的那一刻，它的分量和纸张的质感就让我觉得是一本值得细细品读的著作。我一直对数据存储和高性能计算有着浓厚的兴趣，而“Redis”这个名字在业界早已如雷贯耳，被誉为是高性能内存数据库的代表。这本书的标题，特别是“设计与实现”这几个字，立刻点燃了我想要深入了解其背后原理的渴望。我非常期待能够通过这本书，不仅掌握Redis的基本使用方法，更能理解它为何能做到如此之快，它的内部机制是如何运作的，以及在实际应用中，如何根据不同的场景做出最优的设计决策。读技术书籍，我最看重的是其理论与实践的结合，希望这本书能够提供扎实的理论基础，同时辅以丰富的案例和代码示例，让我能够学以致用，将所学知识转化为解决实际问题的能力。这本书无疑为我打开了一扇通往更深层次技术理解的大门。

评分☆☆☆☆☆

我个人对那些能够深入剖析技术“为什么”的书籍情有独钟，而《Redis设计与实现》正是这样一本让我期待的书。很多时候，我们只是停留在API的使用层面，却对背后的实现机制知之甚少，这往往会限制我们进一步的优化和创新。我希望通过这本书，能够彻底理解Redis是如何做到如此轻量级却又高性能的，它的数据持久化机制是如何保证数据不丢失的，以及它的集群方案是如何实现高可用和负载均衡的。我特别关注那些关于内存分配、垃圾回收、线程模型等方面的内容，因为这些往往是性能瓶颈的关键所在。如果这本书能提供一些图解和算法分析，那就更完美了，能够帮助我将抽象的概念具象化，从而更好地理解和记忆。读完这本书，我希望能够自信地说，我不仅仅是Redis的用户，更是Redis的理解者和驾驭者。

评分☆☆☆☆☆

技术书籍的价值，很大程度上体现在它能否引发读者的思考，并激发探索的欲望。我选择阅读《Redis设计与实现》，正是看中了它可能带来的这种深度启发。我希望这本书能够不仅仅是枯燥的技术原理堆砌，而是能够通过生动翔实的语言，将Redis的设计理念和实现过程娓娓道来。我渴望理解Redis的开发者们是如何在性能、功能和易用性之间取得平衡的，以及他们在面对技术挑战时所采取的创新思路。我非常希望书中能够提供一些关于Redis发展历程的背景信息，以及它与其他类似技术相比的独特之处。读完这本书，我希望能够对Redis有一个全面而深刻的认识，能够举一反三，将学到的知识应用到其他技术领域，从而不断提升自己的技术视野和解决问题的能力。