Redis是一种开源的数据存储系统，它被广泛用于高性能、高可扩展性、低延迟的数据存储和缓存。Redis支持多种数据结构，包括字符串、哈希表、列表、集合、有序集合等，提供了丰富的操作命令，使得开发人员可以方便地进行数据存储和检索。Redis的优势在于其快速响应和高并发处理能力。它是单线程的，但通过使用非阻塞I/O和事件驱动机制，可以实现高并发处理。Redis还提供了持久化机制，可以将内存中的数据持久化到磁盘上，保证数据的可靠性。除了作为数据存储和缓存系统，Redis还可以用作消息队列、分布式锁等。它具有简单、灵活、高效的特点，已经被广泛应用于互联网企业的后台系统中。

1.各种数据结构及场景

Redis支持多种数据结构，包括：
字符串（String）：字符串是Redis最基本的数据类型，可以存储任何类型的数据，例如文本、数字、二进制数据等，通常用于缓存、计数器、计时器、队列等场景。例如，可以将用户的个人信息存储在一个字符串中，或者将一个计数器的值存储在一个字符串中，每次访问时进行自增或自减操作。
哈希表（Hash）：哈希表是Redis的一种键值对存储结构，可以存储多个字段和值的映射关系，常用于存储对象。适用于存储对象的属性信息，例如用户信息、文章信息、商品信息等。每个属性作为哈希表的一个字段，属性值作为哈希表的值，可以方便地进行属性的添加、修改、查找等操作。
列表（List）：列表是一个有序的字符串列表，可以在列表的两端添加或删除元素。列表适用于队列、栈等场景，例如消息队列、日志队列等。可以将消息或日志按照时间顺序存储在列表中，按照先进先出（FIFO）或后进先出（LIFO）的方式进行操作。
集合（Set）：集合是一组无序的字符串集合，可以添加、删除和查找元素。集合适用于存储无序的元素集合，例如标签、好友列表、热门搜索等。可以进行元素的添加、删除和查找等操作，支持求交集、并集、差集等操作，方便进行数据分析和处理。
有序集合（Sorted Set）：有序集合和集合类似，不同的是它可以为每个元素指定一个分数，根据分数排序，可以进行范围查找和排名等操作。有序集合适用于排行榜、热门排名等场景，例如网站的热门文章排行榜、商品销量排行榜等。每个元素作为有序集合的一个成员，可以指定一个分数作为排名依据，可以进行排名、范围查找等操作。

除了这些基本的数据结构，Redis还提供了一些高级数据结构，例如位图（Bitmap）、HyperLogLog、地理位置（Geospatial）等，可以满足更复杂的应用需求。

2.订阅发布及场景

实时消息推送：例如聊天应用、在线游戏等场景，通过Redis的发布订阅功能可以实现实时的消息推送，当用户发送消息时，消息会即时地发布到相应的频道，订阅了该频道的用户可以立即接收到消息。

消息队列：通过Redis的发布订阅功能可以实现轻量级的消息队列，生产者可以将消息发布到一个频道，消费者可以订阅该频道，以异步方式处理消息，可以有效地减少系统之间的耦合度。

分布式系统协调：例如，在分布式锁、分布式事务等场景中，可以使用Redis的发布订阅功能来协调各个节点之间的操作，当一个节点执行完操作后，可以发布一个消息通知其他节点进行相应的操作，实现分布式系统的协调和同步。

事件驱动编程：通过Redis的发布订阅功能，可以实现事件驱动编程，例如当用户完成了某个操作时，可以发布一个事件，订阅了该事件的其他系统可以相应地进行处理。

3.订阅发布原理

Redis订阅发布模式的底层实现机制是基于消息通知（Notification）和事件循环（Event Loop）的。具体来说，Redis服务器会为每个订阅频道的客户端维护一个列表，列表中保存了该客户端订阅的所有频道。当有新的消息发布到某个频道时，Redis服务器会遍历该频道的所有订阅者，并将消息发送给它们。在底层实现上，Redis使用了基于事件循环的机制来处理客户端的请求和消息通知。Redis服务器启动后会创建一个事件循环，并等待客户端的请求。当有新的请求到达时，Redis会将其转化为事件并将其加入到事件循环中。

当有新的消息发布到某个频道时，Redis会将该事件加入到事件循环中，并通知所有订阅了该频道的客户端。一旦有订阅者接收到消息，Redis服务器会将该消息转化为事件并将其加入到事件循环中，以便订阅者可以及时处理该消息。在事件循环中，Redis使用了非阻塞IO和事件驱动的方式来处理客户端请求和消息通知。当有新的事件到达时，Redis会根据事件的类型（读、写、超时等）来执行相应的操作。这种非阻塞的方式使得Redis可以高效地处理大量的请求和消息通知，并支持高并发的应用场景。

总的来说，Redis的订阅发布模式的底层实现机制是基于事件循环和消息通知的，这种机制使得Redis可以高效地处理大量的请求和消息，并支持高并发的应用场景。