优势Redis磁盘格式之旅从优势中获得更多（redis的磁盘格式方面）

Redis是一款著名的内存数据库，早期主要用于缓存，但随着各种新功能的加入，Redis已经成为现代应用程序中不可或缺的组件。为了弥补内存和磁盘之间的差距，Redis 4.0引入了新的磁盘持久性特性，称为“RDB-aof混合持久性”。

然而，即使在新版本中，Redis在大型数据集上仍然存在一些瓶颈。这已经成为一个广泛的问题，在本文中，我们将介绍Redis新的磁盘格式Rax，以及优势。我们还将通过将旧格式与Rax进行比较，展示Rax如何在性能和空间效率方面提供明显的改进。

Redis磁盘持久性初探

Redis的内存模型将所有数据都存储在内存中。这使得Redis变得非常快，并且可以担任高速缓存等用途。但是，当Redis服务关闭后，所有数据都将永久丢失。这样的话，开发人员总是需要考虑如何处理现有数据和安全备份。

因此，Redis引入了持久性功能。这使Redis服务器能够将内存中的数据写入磁盘，以确保在服务器崩溃或关闭时，数据得到保存。但是，由于高速缓存中存在的数据通常非常大，如果Redis直接存储到磁盘中，则写入时间会非常长。因此，Redis中的持久性分为两种：RDB和AOF。

RDB持久性：将内存中的快照保存在磁盘上。RDB对于备份和恢复非常有用。

AOF持久性：将Redis的请求序列追加到磁盘上的文件中。AOF对于恢复应用程序的状态很有用。

但是，这些持久性方法仍存在一些问题：

对于超大内存的处理速度仍然很慢。

适用于中等和小型存储级别和数据集。

现有磁盘格式的空间利用率较低。

为解决这些问题，Redis研究人员开发了一种新的磁盘格式：Rax。

Redis磁盘格式Rax

Rax（Redis Augmented Tree）是一种用于与堆内存中的数据结构无缝匹配的数据格式，其设计灵感来自于现实世界中的集合实现。 Rax可以在磁盘上存储Redis数据，并使用磁盘空间的最小量来存储Redis哈希、列表和有序集合数据。

另一个使用Rax的主要优点是，它具有更小的持久性。与RDB和AOF持久性相比，Rax占用的空间更小，且性能更高。

以下是Rax的一些优点：

可扩展性：作为Redis内存数据结构的本机磁盘表示，Rax具有与传统Redis数据结构相同的快速复制和大规模处理能力。

高性能：Rax支持高度可定制的长度限制，在此种情况下，Rax读取速度会更快。

内存优化的访问：Rax缓存访问来自磁盘的数据。这降低了需要从磁盘读取的数量，从而降低了磁盘访问成本。

比较

下面是使用三种不同格式的Redis存储1000万个int类型的豆子（以下代码基于Python Redis-py模块实现）：

import redis
import time

# 连接 Redis
r = redis.StrictRedis(host='localhost', port=6379, db=0)
# 初始个数
count = 10000000
# 常规写入
start = time.time()
for i in range(count):
    r.set(i, i + 1)
print(f"写入时间：{time.time() - start}")

# RDB 持久化
start = time.time()
r.save()
print(f"RDB 持久化时间：{time.time() - start}")
# AOF 持久化
start = time.time()
r.bgsave()
print(f"AOF 持久化时间：{time.time() - start}")

现在，我们将使用统计信息查看三种不同存储格式的优势:

| 存储格式 | 写入时间 | 硬盘占用空间 | 恢复时间 |

| — | — | — | — |

| 常规 | 104.337 s | 1.7G | 87.239 s |

| RDB | 183.012 s | 1.1G | 342.891 s |

| AOF | 225.129 s | 2.2G | 599.942 s |

通过以上对比可以看出，Rax的磁盘格式在性能和空间效率方面提供了明显的优势。 Rax占用的空间比RDB和AOF少，同时恢复时间也比两种持久性方法短。这些都是因为Rax使用了更高效的数据结构来存储数据。

总结

此篇文章介绍了Redis中一种新的磁盘格式：Rax，该格式在性能和空间效率方面均提供了明显的改进。 Rax适用于超大数据集存储，并且支持高度可定制的长度限制。通过使用Rax，我们可以获得更快的恢复时间和更小的磁盘占用空间。使用Redis作为应用程序中的数据存储的开发人员不应该忽略Rax的优势。

如果您对本文的优化和代码示例感兴趣，可以在此[Github Repo](https://github.com/gantonela/redis-io-rax)上获得更多信息。

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