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Redis是一个开源的高性能键值对数据库，支持多种数据结构，包括字符串(Strings)、哈希(Hashes)、列表(Lists)、集合(Sets)和有序集合(Sorted Sets)等。它以内存作为数据存储媒介，同时提供持久化选项，保证数据不会因为程序退出而丢失。Redis通常用作数据库、缓存和消息代理，并且因为其出色的性能，非常适合作为分布式系统的数据存储解决方案。 与Redis类似，Memcached也是一个内存缓存系统，主要用途是通过减轻数据库负载来加速动态Web应用。Memcached只支持简单的键值对存储，相比Redis，在存储小数据时具有更高的性能和内存利用率。 具体地，Redis与Memcached的主要区别在于： 1. 数据结构支持：Redis支持更丰富的数据结构，如集合(Set)、有序集合(Sorted Set)和哈希(Hash)，而Memcached只支持简单的键值对。 2. 持久化：Redis提供了两种持久化机制，RDB和AOF，可以将内存中的数据保存到磁盘中，提供数据备份与恢复能力。而Memcached不支持持久化，一旦服务重启，所有缓存数据都将丢失。 3. 过期策略：在Memcached中，可以设置键值对过期时间，但是必须在存入数据时指定。Redis则允许在任何时候为已存在的键设置过期时间。 4. 分布式：虽然两者都可以通过客户端或者代理支持分布式的实现，但Redis自身从3.0版本开始支持多播方式的集群功能，而Memcached需要依赖其他组件如Magent来实现集群。 5. 使用场景：由于Redis提供了更多的功能和数据结构支持，它可以胜任比Memcached更复杂的场景，如作为消息队列、数据堆栈等。Memcached更适合于缓存数据，例如，用于缓存SQL查询结果、会话信息等。 在存储字符串时，Redis的键和值都是字符串类型，但是值可以是字符串、数字或者二进制数据，如图片或音频文件，且单个值最大不超过512MB。字符串的使用场景包括缓存层（将数据暂存于Redis，以加速读取并减少对数据库的压力）、计数器（如网站访问计数）、共享会话信息的集中管理以及限速等。 Redis的列表(List)是一种有序的字符串列表，可以添加一个元素到列表的头部（lpush）或尾部（rpush），也可以从列表的头部或尾部弹出元素（lpop/rpop）。列表结构可以用来实现栈（Stack）、队列（Queue）、有限集合（Capped Collection）和阻塞队列（通过lpush+brpop组合）。 哈希(Hash)允许用户在一个单独的键下存储多个键值对，提高了某些数据结构序列化后的存储效率，尤其是在需要更新单个字段时，哈希结构比字符串更加高效。 集合(Set)是一个字符串类型的无序集合，集合是自动去重的，支持添加、删除、判断成员等操作，适合用于构建一些需要去重和快速查找的数据结构，例如标签系统。 有序集合(Sorted Set)是集合的增强版本，在集合的基础上增加了排序功能。每个元素都会关联一个double类型的分数，根据分数进行排序，适合实现排名、排行榜等功能。 关于Redis是否是单线程的问题，实际上Redis并不是真正的单线程，而是单进程模型，并且在执行过程中大多数操作都是单线程的。但Redis的某些操作，如持久化、异步删除、集群数据同步等，是由后台线程执行的。之所以Redis选择这种模型，主要是因为其主要瓶颈通常是内存或网络带宽，而不是CPU。在多核处理器的服务器上，可以通过运行多个Redis实例来利用多核优势。 在分布式缓存方面，Redis可以通过主从复制（Master-Slave）来实现数据备份，也可以通过哨兵（Sentinel）系统来提供高可用性。当主节点无法提供服务时，哨兵可以将其中一个从节点提升为主节点，以保证系统的稳定运行。通过合理配置，Redis可以实现高性能、高可用的分布式数据库解决方案。