Redis介绍

Redis简介

redis是一个开源的、支持网络交互、可基于内存也可持久化的Key-Value内存数据库，它的特点有：

• 速度快，性能极高
  • redis的数据存储在内存中，它使用C语言实现，且是单线程架构，处理结构更简单，也减少了CPU之间切换的开销。
  • redis能读的速度是110000次/s，写的速度是81000次/s。
• 基于键值对的数据结构
  • redis数据库支持多种数据类型，字符串、列表、集合、有序集合、哈希等。
• 提供丰富的功能
  • 提供键过期功能，可以实现缓存。
  • 提供发布订阅功能，可以实现消息系统。
  • 提供了pipline功能，客户端可以将一批命令一次性传到redis，减少网络开销。
• 简单稳定
  • 使用单线程模型，使redis服务端处理模型更简单。
  • 不依赖操作系统中的类库，且体积非常小。
• 提供多种语言的API
  • java、python、php、c/c++、nodejs等。
• 支持数据持久化
  • RDB和AOF方式。
• 支持高可用和分布式
  • 自带主从复制、哨兵、集群等。

Redis应用场景

• 缓存 - 利用键过期时间
  • 缓存session会话。
  • 缓存用户信息，找不到再去mysql查，查到然后写到redis。
  • 缓存优惠卷等会过期的东西。
• 排序功能 - 利用列表&有序集合
  • 比如热度排行榜、发布时间排序等。
• 点击量计数 - 利用计数器
  • 统计阅读数、浏览数、播放数、评论数、点赞数等。
• 社交网络 - 利用集合
  • 取交集、并集、差集等方式筛选标签，获取特定数据、用户等。
• 消息队列系统 - 发布订阅
  • 作为中间件，例如配合ELK实现日志收集等。

Redis部署

安装Redis

# 创建相关目录
mkdir /data/apps/redis/{conf,logs,tmp,data}

# 在官网下载Redis源代码包：https://redis.io/download/
tar -xvf redis-7.0.10.tar.gz

# 编译安装
cd ./redis-7.0.10/
make && make install

• 应用程序
  • redis-server - redis的服务端
  • redis-cli - redis的客户端
  • redis-benchmark - 用于进行redis性能测试的工具
  • redis-check-dump - 用于修复出问题的dump.rdb文件
  • redis-check-aof - 用于修复出问题的AOF文件
  • redis-sentinel - 用于集群管理
• 相关补充
  • make install会将编译后的二进制可执行文件，复制到所指定的位置，默认为/usr/local/bin。
  • 实际上不执行make install也可以，make成功后，会在程序目录下的src文件夹下，生成二进制可执行文件。可以直接执行，或者手动复制到/bin文件夹里去。

启动Redis

• 服务端
  • redis-server - 启动Redis服务器，默认情况下redis-server会以非daemon的方式启动，默认服务端口为6379。
  • redis-server [配置文件路径].conf - 指定配置文件启动Redis服务器。
• 客户端
  • redis-cli -h [主机IP] - 启动Redis交互式客户端。
  • redis-cli -h [主机IP] [redis命令] - 非交互式执行Redis命令。

关闭Redis

• Redis客户端中执行shutdown命令。
• 或者直接非交互式执行redis-cli -h [主机IP] shutdown命令。

Redis配置文件

# 以守护进程模式启动 (默认no)
daemonize yes

# 绑定的网卡地址 (一般为内网地址)
bind 10.0.0.7

# 监听端口
port 6379

# pid文件路径
pidfile [路径]

#log文件路径
logfile [路径]

# 设置数据库的数量 (默认数据库为0)
databases 16

# 本地持久化数据库的目录
dir [路径]

# 本地持久化数据库的文件名(默认是dump.rdb)
dbfilename redis_6379.rdb

# 指定客户端登录服务器时需要验证密码，可不填
requirepass [密码]

Redis数据类型

str - 字符串类型

• 用于存储字符串数据，也可将图片文件内容(二进制) 作为字符串来存储。
• 同时str类型也可以作为数值进行操作，遇到数值操作时，redis会将全为数字的字符串转换成数值再进行操作。

list - 列表类型

• Redis中的list在底层实现上并不是数组，而是链表。
  • 所以在头部和尾部插入一个新元素，无论数据量多大，其消耗的时间基本都是常数。也就是说插入一个新元素到有十个元素的列表，和插入一个新元素到有千万个元素的列表的速度基本是相同的。
  • 但同时链表型list的元素定位会比较慢，而数组型list的元素定位就会快得多，所以redis的列表更适合作为队列使用。
• Redis中我们可以利用list来实现消息队列、分页、数据存储等功能。

hash - 哈希类型

• hash类型是一个键值对(key-value)的集合，也就是一对多，适合用于存储对象，类似于Python的字典类型。

set - 集合

• Redis的集合是一种无序的集合，集合中的元素没有先后顺序，且无法加入已有的值，也就是不允许重复。
• Redis中我们可以利用集合来实现去重、取交集、取并集、取差集等功能。

zset - 有序集合

• 就是有顺序排序的集合，也就是添加了索引。

Key命名规范

• Key不要超过1024字节，不仅消耗内存，还会降低查找效率。

• Key也不要太短，太短会造成可读性降低。

• 统一Key的格式，分隔符、字母是否大写之类，比如：XXX:XXX:XXX、xxx-xxx-xxx。

• 规划好命名空间，比如：项目名:表名:关键字(主键值):字段名

• 例子：

  # ROBOT项目下有USER表，而USER表内有ID和NAME和PASSWORD字段，就可以按以下方式进行规划：
  # ROBOT:USER:[ID]:NAME
  ROBOT:USER:2900192841:NAME
  # ROBOT:USER:[ID]:AGE
  ROBOT:USER:2900192841:AGE
  

Redis常用命令

redis在设置值到一个不存在的key时，会自动创建操作对应的数据类型到key。

通用命令

• keys [key]
  • 查询数据库中的键名，可用通配符匹配键名*?[]。
  • 注意：keys *操作非常危险，生产环境中一般禁止使用，会返回内存中所有键名，如果键名非常多内存占用非常大，执行该命令可能会造成Redis卡死。
• exists [key]
  • 判断key是否存在，返回 1为存在，0为不存在。
• del [key]
  • 删除指定key与value。
• type [key]
  • 返回key的数据类型。
• expire [key] [seconds]
  • 设置key的过期时间(单位秒)，key过期会被删除。
  • 注意：设置过期时间后，如果期间又重新设置了key，则过期时间会被覆盖成默认的永不过期。
• persist [key]
  • 清除key的过期时间，会重新变回永不过期。
• ttl [key]
  • 查询key的过期时间。
  • 注意：-1表示key永不过期，-2表示key不存在。

str类型命令

• set [key] [value]
  • 设置一个kv键值对。
• get [key]
  • 获取一个key所对应的值。
• mset [key1 value1 key2 value2 ...]
  • 设置多个kv键值对。
• mget [key1 key2 key3 ...]
  • 获取多个key所对应的值。
• incr [key]
  • 计数器功能，key的数值自增一。
• incrby [key] [数值]
  • 计数器功能，key的数值自增指定数。

list类型命令

• rpush [key value1 value2 ...]

  • 在列表右边插入元素，并返回当前列表的元素个数。

• rpop [key]

  • 弹出列表的最后一个元素 (移除并获取该元素值)。

• brpop [key] [超时时间/s]

  • 弹出列表的最后一个元素 (移除并获取该元素值)。
  • 如果列表没有元素会阻塞列表，直到等待超时或发现可弹出元素为止。
  • 超时时间为0时，则表示一直阻塞。

• lpush [key value1 value2 ...]

  • 在列表左边插入元素，并返回当前列表的元素个数。

• lpop [key]

  • 弹出列表的第一个元素 (移除并获取该元素值)。

• blpop [key] [超时时间/s]

  • 弹出列表的第一个元素 (移除并获取该元素值)。
  • 如果列表没有元素会阻塞列表，直到等待超时或发现可弹出元素为止。
  • 超时时间为0时，则表示一直阻塞。

• llen [key]

  • 查询列表的长度。

• lrange [key 开始索引 结束索引]

  • 查看列表中指定范围的元素 (开始索引到结束索引之间的元素)。
  • 索引从0开始，支持反向索引，如-1为列表尾部。

hash类型命令

• hset [key field value]
  • 设置一个hash类型，同时插入一个字段与值。
• hget [key field]
  • 获取指定key的字段的值。
• hmset [key field1 value1 field2 value2 ...]
  • 设置一个hash类型，同时插入多个字段与值。
• hmget [key field1 field2 ...]
  • 获取指定key的多个指定字段的值。
• hkeys [key]
  • 获取指定key的哈希表中的所有字段。
• hgetall [key]
  • 获取指定key的哈希表中的所有字段和值。
• hincrby [key field 数值]
  • 为哈希中的字段的数字值加上指定数。

set类型命令

• sadd [key value1 value2 value3 ...]
  • 插入一个或多个值到集合。
• smembers [key]
  • 列出指定集合中的所有元素。
• sismember [key] "[元素值]"
  • 判断指定元素是否在集合中。
  • 存在返回1，不存在返回0。
• sdiff [key1] [key2]
  • 求差集，取出key1有，而key2没有的值，也就是key1 - key2。
• sinter [key1] [key2]
  • 求交集，取出key1和key2都有的值。
• sunion [key1] [key2]
  • 求并集/合集，将key1和key2的值合在一起并去重。

Redis事务

• 介绍

  • Redis的事务主要用于客户端批量执行命令，它对事务ACID特性的支持比较简单。
  • Redis的持久性由AOF/RDB实现、隔离性由串行执行实现、不提供原子性、一致性由前面几点一起实现。
  • Redis不提供完整的原子性，在事务执行过程中如果命令执行失败，Redis会忽略该命令继续执行剩余的命令，之所以不提供回滚能力，是由于Redis作者认为Redis定位是快速响应的内存数据库，如果加入回滚能力，将会严重影响效率。

• 事务执行过程

  • 客户端执行multi命令开启事务。

  • 后续执行的命令会提交到服务端的队列缓存中，直到客户端提交exec命令。

    • 事务中执行的命令在进入队列缓存之前，都会检查命令的合法性，但不会检查语法的合法性。

      # 下列命令的语法错误，但能成功入队
      set multi_key 111 hhh
      # 下列的命令错误，无法入队，事务会被取消
      sssset
      

    • 如果在事务执行过程中因为语法错误导致命令执行失败，则Redis会忽略该命令继续执行剩余的命令。但一般不会出现语法错误的情况，因为语法错误在软件测试阶段就会暴露出来。

  • 客户端执行exec命令后，服务端将会从缓存队列中批量取出命令进行执行，最后响应客户端。

• 事务相关命令

  • multi - 开始一个新事务
  • exec - 提交事务，执行事务中的所有命令
  • discard - 取消事务，放弃事务中的所有命令