【分布式架构之旅】Redis入门

用户2032165

发布于 2018-06-05 18:22:26

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文章被收录于专栏：cmazxiaoma的架构师之路

易扩展
灵活的数据模型
高可用
大数据量，高性能

Redis的概述

高性能键值对数据库，支持的键值数据类型：

- 字符串类型 - `String`
- 列表类型 - `Set`
- 有序集合类型 - `Sorted Set`
- 散列类型 - `Hash`
- 集合类型 - `List`

- 缓存
- 任务队列
- 网站访问统计
- 应用排行榜
- 分布式集群架构中的session分离

Redis在Linux上的使用

可以看我这篇文章【Linux学习】 Redis常用的一些指令

Jedis的入门

我们要在Java平台上使用redis，肯定需要Jedis这个客户端。首先在pom文件中引入Jedis的依赖

        <!-- https://mvnrepository.com/artifact/redis.clients/jedis -->
        <dependency>
            <groupId>redis.clients</groupId>
            <artifactId>jedis</artifactId>
            <version>2.9.0</version>
        </dependency>

普通方式创建Jedis对象。

    public void methodOne() {
        Jedis jedis = new Jedis("100.64.84.47", 6379);
        jedis.set("name", "cmazxiaoma");
        String value = jedis.get("name");
        System.out.println(value);
        jedis.close();
    }

通过线程安全的连接池来创建Jedis对象。

  public void methodTwo() {
        //获得连接池的配置对象
        JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
        //设置最大连接数
        config.setMaxTotal(30);
        //设置最大空闲连接数
        config.setMaxIdle(10);
        //获得连接池
        JedisPool jedisPool = new JedisPool(config, "100.64.84.47", 6379);

        Jedis jedis = null;

        try {
            jedis = jedisPool.getResource();
            String value = jedis.get("name");
            System.out.println(value);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (jedis != null) {
                jedis.close();
            }

            jedisPool.close();
        }
    }
}

编写测试类。

public class JedisDemo1Test {
    private JedisDemo1 demo;

    @Before
    public void setUp() {
        demo = new JedisDemo1();
    }

    @Test
    public void methodOne() throws Exception {
        demo.methodOne();
    }

    @Test
    public void methodTwo() throws Exception {
        demo.methodTwo();
    }

}

运行Test Case，测试成功。

image.png

我们在Xshell软件，输入get name指令，也可以看到输出cmazxiaoma。

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Redis的数据结构

String

Key定义的注意点:

- 不要过长。
- 不要过短。
- 统一的命名规范。存储

- 二进制安全的，存入和获取的数据相同。
-  `Value`最多可以容纳的数据长度是`512M`。存储

-  赋值

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-  取值

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-  删除

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- 数值增减

如果属性不存在的话，那么integer类型默认为0。

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如果name属性的值不能转换成integer类型，那么会抛出ERR is not an integer or out of range异常。

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decr指令也是一样的。

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扩展命令 incrby、decrby也是一样的，很简单。

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append指令可以拼接字符串。

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如果append key cmazxiaoma。这个key不存在的话，首先会创建这个key，然后存入cmazxiaoma内容，接着输出cmazxiaoma。

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Hash

赋值，可以使用hset myhash key value单一赋值、hmset myhash key value key value多次赋值。

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取值，可以用hget myhash key单一取值、hmget myhash key key 多个取值、hgetall取出所有key所对应的值。

image.png

删除 ,可以用hdel myhash key删除单一的key。

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hdel myhash key key删除多个的key。

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del myhash删除myhash中所有的key。

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数值增减，hincrby myhash key 100

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使用hexists myhash key 判断key是否在myhash中存在，存在返回1，不存在返回0。

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hlen myhash获取myhash中存在key的数量。

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hkeys myhash获取myhash中所有的key。

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hvals myhash获取myhash中所有的values。

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List

存储list:

-  `ArrayList`使用数组方式
-  `LinkedList`使用双向链表方式两端添加

- 使用`lpush a b c` 命令在左端添加，那么`c`肯定是在最左端。

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- 使用`rpush a b c`命令在右端添加，那么`c`肯定是在最右端。

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两端弹出

- 使用`lpop mylist`弹出`mylist`中头部元素、`rpop mylist2`弹出`mylist2`尾部中的元素。它们都是`3`。

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- 我们接着来查看`mylist`、`mylist2`。

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查看列表
- 使用lrange mylist 0 5来查看mylist列表，mylist插入的方式从头结点开始添加的，那么输出肯定是321abc。

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- 使用`lrange mylist2 0 5`查看`mylist2`列表，`mylist2`插入的方式是从最右端添加的，那么输出肯定是`abc123`

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获取列表元素的个数

- 使用`llen mylist`命令

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扩展命令

-  使用`lpushx mylist x`，使插入的元素在头部位置。

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-  使用`rpushx mylist x`，使插入的元素在尾部位置。

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-  使用`lrem mylist count element`，`count`代表是删除的次数，`element`代表是需要删除的元素。如果`count > 0` 代表删除的方式从头到尾，删除`count`个`element`，`count < 0`代表删除的方式从尾到头，删除`count`个`element`。如果`count = 0`，删除`mylist`中所有和`element`相同的元素。

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image.png

-  `lrem mylist 2 test1`

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-  `lrem mylist -2 test1`

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-  `lrem mylist 0 cmazxiaoma`

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-  在某一个下标位置插入元素。`lset mylist index element`

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-  在目标元素之前插入指定的元素。`linsert mylist before helloworl before_helloworld`

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-  在目标元素之后插入指定的元素。`linsert mylist helloworld after after_helloworld`

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-  弹出`mylist`中最后一个元素，并插入到`mylist`中的头部。`rpoplpush mylist mylist`

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-  `rpoplpush`使用场景

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Set

和List类型不同的是，Set集合中不允许出现重复的元素。

添加/删除元素
- 添加 sadd myset a b c，如果我们重复添加相同的元素，肯定是不成功的。比如sadd myset a。

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- 删除 `srem myset a`，删除`myset`中的`a`元素。

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- 查看`myset`中的元素。`smembers myset`

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- 查看指定元素是否是`myset`中的成员。`sismember myset a`，返回`0`代表不存在，返回`1`代表存在。

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获得集合中的元素, smembers myset
集合中的差集运算，sdiff myset2 myset。myset2中元素有b,c,d。myset中元素有b,c。它们之间的差集运算结果应该为d。

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-  集合中的交集运算，`sinter myset2 myset`，应该输出`cb`。

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-  集合中的并集运算，`sunion myset2 myse`t，应该输出`cbd`。

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扩展命令

-  `scard myset` 查看`myset`有多少个元素。

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-  `srandmember myset` 随机返回`myset`中的一个元素。

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-  `sdiffstore new_myset myset2 myset` 把`myset`和`myset2`差集元素的结果存储到`new_myset`中。(`sinterstore`, `sunionstore`也是一样的用法)

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Set使用场景

- 跟踪一些唯一性的数据。
- 用于维护数据对象之间的关联关系。

SortedSet

SortedSet中的成员在集合中的位置是有序的。

添加元素 zadd mysort 70 cmazxiaoma 80 xiaoma 100 doudou

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获得元素

-  `zcard mysort` 获得`mysort`中所有元素的个数

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-  获得`mysort`中`name`为`cmazxiaoma`对应的成绩。`zscore mysort cmazxiaoma`

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删除元素，zrem mysort cmazxiaoma deli doudou xiaoma

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范围查询 zrange mysort 0 -1，输出的key是按成绩正序排列。

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-  如果输出的数据项要带上成绩的话，指令应该是`zrange mysort 0 -1 withscores`

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-  如果输出的数据项想按成绩逆序排序，那么就应该`zrevrange mysort 0 -1 withscores`

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-  如果想按排名范围进行删除的话，那么应该`zremrangebyrank mysort 0 2`

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-  如果想按成绩范围进行删除的话，那么应该`zremrangebyscore mysort 0 10`。顾名思义删除成绩在`0-10`之内的数据项。

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扩展命令

-  查看分数在`0-10`之内的学生信息，`zrangebyscore mysort 0 10 withscores`

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-  查看分数在`0-100`之内且在第`1`行-第`2`行的学生信息。`zrangebyscore mysort 0 100 withiscores limit 0 2`

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-  给`cmazxiaoma`的成绩加`100`分。`zincrby mysort cmazxiaoma 100`

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-  查看成绩`0-10`之间的学生的个数。`zcount mysort 0 10`

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Sorted Set使用场景

- 如大型在线游戏积分排行榜
- 构建索引数据

Redis中的通用命令

key * 获取所有redis中的key

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keys my* 获取所有redis中以my开头的key

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exists mylist 查看redis中是否存在mylist，0代表不存在，1代表存在。

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rename name new_name 给名字为name的数据结构重命名为new_name

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expire new_name 10 设置redis中new_name过期时间，通过ttl new_name看到其距离过期的时间。

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type mylist，可以查看mylist对应的数据结构类型。

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Redis的事务

Redis相关的特性：

- 多数据库
- `Redis`事务一个

image.png

我们想把第0号的数据库中某些key移动到第1号数据库里面，那么我们该怎么做呢。通过move cmazxiaoma_test_mayday_5 1就可以完成。

image.png

我们可以通过multi、exec、discard来完成事务操作。事务执行期间，Redis不会为其他客户端提供任何服务，以保证事务中的所有命令原子执行。multi相当于开启事务，exec相当于提交，discard相当于回滚。
首先我们在第一个客户端进行如下操作。我们在第一个客户端开启了事务，在事务中我们incr num 2次，按理来说，get num 应该等于4。

redis第一个客户端.png

我们在第二个客户端输入get num，发现num还是2。那么证明了我们的结论：事务执行期间，Redis不会为其他客户端提供任何服务，以保证事务中的所有命令原子执行。

image.png

如果我们在第一个客户端提交了事务。

image.png

接着我们在第二个客户端get num，发现可以num的值得到了更新。

image.png

我们可以演示一下回滚操作，首先set user cmazxiaoma，接着开启事务，在事务中set user xiaoma，然后进行回滚操作，发现 get user 依然是cmazxiaoma。

image.png

Redis的持久化

Redis的性能体现在它把数据都保存在内存当中。我们把内存中的数据同步到硬盘当中的操作称之为持久化。

Redis持久化方式：

- `RDB`方式，在指定的时间内，把内存中的数据快照写入到硬盘当中。
- `AOF`方式，将以日志的形式记录服务器所处理的每一个操作。当`Redis`服务器启动之初，它会读取该`aof`文件，会重新构建我们的数据库。保证我们启动之后，保证数据的完整性。
- 无持久化，我们可以通过配置禁止`Redis`服务器的持久化，我们认为`Redis`就是缓存的一种机制了。
- 同时使用。

- 默认情况下，每隔一段时间`redis`服务器程序会自动对数据库做一次遍历，把内存快照写在一个叫做`"dump.rdb"`的文件里，这个持久化机制叫做`SNAPSHOT`。有了`SNAPSHOT`后，如果服务器宕机，重新启动`redis`服务器时，`redis`会自动加载`"dump.rdb"`,将数据库状态恢复上一次`SNAPSHOT`的状态。
- `Redis`服务器初始化过程中，设定了定时时间，每隔一段时间就会触发持久化操作，进入定时事件处理程序中，就会`fork`出子进程来进行持久化操作。
- `Redis`服务器预设了`save`指令，客户端可要求服务器进程中断服务，执行持久化操作。
-  我们可以通过`vim /etc/redis.conf`打开配置文件，可以看到以下配置。

image.png

-  同时我们还可以看到内存快照输出在`file`文件名。

image.png

优缺点：

- 如果数据集很大，`RDB`相对于`AOF`启动效率很更高。
- 如果想保证数据的高可用性，最大限度的避免数据的丢失，`RDB`将不是一个好的选择。因为系统在定时持久化操作之前，还没来得及在硬盘写入数据就发生宕机的话，就造成了数据的丢失。
- `RDB`通过`fork`出子线程来完成数据持久化操作，如果当数据集很大的时候，可能会导致服务器停止几百`ms`，或者几`s`。

RDB.png

AOF(append only file):
对于Redis服务器而言，其缺省的机制是RDB，如果需要使用AOF，则需要修改appendonly no改成appendonly yes。Redis在每一次收到数据修改的命令之后，都会将其追加到AOF文件中。在Redis下一次重新启动时，需要加载AOF文件中的信息来构建最新的数据到内存中。

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image.png

可以记录服务器的所有写操作。在服务器重新启动时，会把所有的写操作重新执行一遍从而实现数据的备份。当写操作集过大(比原有的数据集还大)，Redis会重写写操作集。
带来更好的数据安全性，有3种同步策略，每秒同步，每修改同步，不同步。每秒同步也是异步完成的，效率也非常高。缺点是一旦系统发生宕机的现象，那么这一秒中的修改的数据就会发生丢失。每修改同步，我们可以视为同步持久化。每一次发生数据的变化，就会立即的记录在磁盘，这种效率很低，但是很安全。
采用append追加的模式，就算系统发生宕机，也不会影响我们日志文件中已经存在的内容。然而我们本次操作中，只写入了一半数据就出现了系统崩溃的问题。在Redis下一次启动之前，我们可以通过"redis-check-aof --fix <filename>"命令来修复坏损的AOF文件，解决数据一致性的问题。
对于相同数量的数据集而言，AOF文件通常要大于RDB文件。
AOF在运行效率上往往会慢于RDB。