Redis 初步接触

Redis简介

Redis是什么

Redis是一个开源的,使用ANSI C 编写,高性能的Key-Value的NoSQL数据库。

Redis特点

  1. 基于内存
  2. 可持久化数据
  3. 具有丰富的数据结构类型,适应非关系型数据的存储需求
  4. 支持绝大多数主流开发语言,如C、C++、Java、Python、R、JavaScript等。
  5. 支持集群模式,高效、稳定。

数据模型(重点)

  1. 键值对形式。
  2. Redis的数据结构类型,指的就是Redis值的结构类型。

Redis作用

  1. 本质是数据库,能存储数据。 Redis能灵活处理非关系型数据的读、写问题,是对MySQL等关系型数据库的补充。新浪微博就是使用Redis集群做数据库。应用场景:微博、即时通讯、验证码等
  2. 缓存数据。 所谓缓存,就是将数据加载到内存中后直接使用,而不是每次都通过IO流从磁盘上读取。好处:读写效率高。而Redis则是将数据直接存储在内存中,只有当内存空间不足时,将部分数据持久化到磁盘上。

在 Linux 上安装 Redis

  1. 在官网上下载最新版源码
wget http://download.redis.io/releases/redis-5.0.5.tar.gz
  1. 解压
tar -xzvf redis-5.0.5.tar.gz
  1. 预编译,检测是否满足环境需求
cd redis-5.0.5/deps/jemalloc/
./configure

缺少什么就安装什么

  1. 安装

回到源码根目录

make
make install
  1. 拷贝配置文件
cp redis.conf /etc/redis.conf
  1. 通过配置文件启动 redis 服务
redis-server /etc/redis.conf

redis.conf常用配置说明

requirepass foobar

给redis设置密码,去掉#号,修改自己需要的密码。在客户端使用auth命令,验证密码。

databases 16

Redis默认有16个数据库,寻址角标从0开始。默认连接db0

客户端使用select命令,切换数据库

port 6379

指定redis的服务端口,默认6379.

daemonize no

Redis默认关闭后台进程模式,改成yes,redis服务在后台启动。

logfile “ ”

Redis日志输出目录,默认不输出日志到文件。

dbfilename dump.rdb、dir ./

指定数据持久化的文件名及目录。

将redis添加为系统服务

第一步:开启后台模式

修改配置文件,将daemonize改为yes

第二步:创建shell脚本

说明:Linux 系统服务,在 /etc/init.d 目录下创建 redis 脚本

###########################
#chkconfig: 2345 10 90
#description: Start and Stop redis
PATH=/usr/local/bin:/sbin:/usr/bin:/bin
   
REDISPORT=6379
EXEC=/usr/local/bin/redis-server
REDIS_CLI=/usr/local/bin/redis-cli
##判断redis是否启动了 
PIDFILE=/var/run/redis_6379.pid
CONF="/etc/redis.conf"
PASSWORD=$(cat $CONF|grep '^\s*requirepass'|awk '{print $2}'|sed 's/"//g')
   
case "$1" in
    start)
        if [ -f $PIDFILE ]
        then
                echo "$PIDFILE exists, process is already running or crashed"
        else
                echo "Starting Redis server..."
                $EXEC $CONF
        fi
        if [ "$?"="0" ] 
        then
              echo "Redis is running..."
        fi
        ;;
    stop)
        if [ ! -f $PIDFILE ]
        then
                echo "$PIDFILE does not exist, process is not running"
        else
                PID=$(cat $PIDFILE)
                echo "Stopping ..."
if [ -z $PASSWORD ]
then 
    $REDIS_CLI -p $REDISPORT shutdown
else
    $REDIS_CLI -a $PASSWORD -p $REDISPORT shutdown
fi
                #$REDIS_CLI -p $REDISPORT SHUTDOWN
                while [ -x ${PIDFILE} ]
               do
                    echo "Waiting for Redis to shutdown ..."
                    sleep 1
                done
                echo "Redis stopped"
        fi
        ;;
   restart|force-reload)
        ${0} stop
        ${0} start
        ;;
  *)
    echo "Usage: /etc/init.d/redis {start|stop|restart|force-reload}" >&2
        exit 1
esac
##############################

第三步:添加shell脚本可执行权限

chmod +x /etc/init.d/redis

第四步:添加Redis开机启动

chkconfig --add redis
chkconfig redis on

Redis的值value(数据结构类型)

Redis的数据结构类型,指的就是redis的值value的类型。

Redis常用的数据结构类型:string、list、set、sortedSet、hash

Redis的键key

key的类型

redis的key 值是二进制储存的,这意味着可以用任何二进制序列作为key值,从形如”foo”的简单字符串到一个JPEG文件的内容都可以。空字符串也是有效key值

redis建议使用字符串做为key的类型

key取值规范

  1. 键值不需要太长,消耗内存,在数据中查找这类键值的计算成本较高
  2. 键值不宜过短,可读性较差,通常建议见名知意。
127.0.0.1:6379> set user:id:1:username lisi 
OK 
127.0.0.1:6379> set user:id:1:password 111111 
OK 
127.0.0.1:6379> set user:id:1:email lisi@163.com
OK 

127.0.0.1:6379> keys user:id:1* #查找有几个属性 
1) "user:id:1:password" 
2) "user:id:1:username" 
3) "user:id:1:email" 

Key命令

Redis的key是单线程模式,这就意味一瞬间只有一个线程能够持有这个key,所以可以使用redis解决部分涉及线程安全的业务。比如,在初级时候通过多线程模拟卖票,使用加锁的方式,保证只有一个线程能够持有锁,进行买票业务。

exists key

检查给定key是否存在。注意事项: 不支持通配符

del key

删除一个key

del key1 key2 key3 删除多个key

keys pattern (模糊查找)

查找所有符合给定模式 pattern 的 key 。

  • keys * 匹配数据库中所有 key 。
  • keys n?me 匹配 name、neme、nfme 等。
  • keys n* 匹配 name、neme、naaaaame等。
  • keys n[ae]me 只能匹配 name、neme。

expire key seconds

指定key的过期时间。新添加的key,如果没有指定过期时间,则会一直保存。

可以对一个已经带有生存时间的key执行EXPIRE命令,新指定的生存时间会取代旧的生存时间。

ttl key (time to live)

查看某个key的剩余过期时间,返回值:

  • -2 表示这个key已经过期,删除掉
  • -1 表示没有设置过期时间

其它 表示剩余的生存时间,单位为秒。

rename

语法格式:rename key newkey

将 key 改名为 newkey 。

  • 当 key 和 newkey 相同,或者 key 不存在时,返回一个错误。
  • 当 newkey 已经存在时, RENAME 命令将覆盖旧值。
127.0.0.1:6379> set orgKey yes
OK
127.0.0.1:6379> set newKey no
OK
127.0.0.1:6379> rename orgKey newKey
OK
127.0.0.1:6379> keys *
1) "newKey"
127.0.0.1:6379> get newKey
"yes"

type key

查看key对应的value的数据结构类型。

get key

获取某一个key的值

string类型

string类型是redis最常用的数据结构类型,存储的值为字符串。

String相关命令

set key value

设置一个key,值为value,类型为String类型;如果这个key已经存在,则更新这个key的值。

返回值

  • 1 表示成功
  • 0 表示失败

setnx key value

如果这个key不存在,则设置一个key,值为value;如果key存在,则不做更新

返回值

  • 1 表示成功
  • 0 表示失败

get key

获取key对应的value值;如果key不存在,则返回nil

mget key1 key2 key3

一次获取多个key的值,如果对应key不存在,则对应返回nil。

incr key (increment)

将 key 中储存的数字值增一,然后返回。如果这个key不存在,那么key的值会先被初始化为0,然后再执行INCR操作。

如果这个key对应的value值,不能表示数字,则会返回一个错误。

incrby key increment

将key增加指定的步长值。increment是步长

decr key (decrement)

将 key 中储存的数字值减一,然后返回。如果这个key不存在,那么key的值会先被初始化为0,然后再执行INCR操作。

如果这个key对应的value值,不能表示数字,则会返回一个错误。

decrby key decrement

将key减少对应的步长值。

append key value

如果key已经存在,则将value追加到这个key原先的value值的末尾。如果这个key不存在,则执行set操作。

String类型的应用场景

  1. 做与统计有关的业务,如新浪微博(微信朋友圈)中的点赞功能
  2. 解决多线程的线程安全问题

List类型

特点

  1. 基于Linked List实现
  2. 元素是字符串类型
  3. 列表头尾增删快,中间增删慢,增删元素是常态
  4. 元素可以重复出现
  5. 最多包含2^32-1元素

列表的索引:

  • 从左至右,从0开始
  • 从右至左,从-1开始

List类型相关命令

lpush key value [value ...]

将一个或多个值value插入到列表key的表头(即从左边插入);

如果有多个value值,那么各个value值按从左到右的顺序依次插入到表头:比如说,对空列表mylist执行命令LPUSH mylist a b c,列表的值将是 c b a 这等同于原子性地执行 LPUSH mylist aLPUSH mylist bLPUSH mylist c 三个命令;

如果 key 不存在,一个空列表会被创建并执行 LPUSH 操作。

当 key 存在但不是列表类型时,返回一个错误。

rpush key value [value ...]

尾部添加(从右向左),操作同上。

llen key

返回key对应list的长度,key不存在返回0,如果key对应类型不是list返回错误

lindex key index

获取 list 某一元素,index是元素在list列表中的下角标,从0开始; lindex 是从左到右取元素

lrange key start stop

获取指定区间的所有元素; 下角标从0开始,0表示第一个元素,1表示第二个,依次类推;-1表示最后一个元素,-2表示倒数第二个元素,依次类推;

lpop key

移除并返回列表中的第一个元素

rpop key

移除并返回列表中的最后一个元素。

List类型应用场景

  1. 处理排名类业务。如新浪微博评论、论坛回帖楼层等。
  2. 聊天室

Hash类型(散列)

特点

  1. 由Field和与之关联的value组成map键值对
  2. field和value是字符串类型;
  3. 一个hash中最多包含2^32-1键值对

Hash相关命令

hset key field value

设置hash field为指定值,如果key不存在,则先创建;如果field已经存在,那么将更新这个field的值。

hget key field

获取指定的hash field

hmget key filed1....fieldN

获取全部指定的hash filed

hmset key filed1 value1 ... filedN valueN

同时设置hash的多个field

hexists key field

测试指定field是否存在

hdel key field

删除指定的hash field

hlen key

返回指定hash的field数量

hkeys key

返回hash的所有field

hvals key

返回hash的所有value

hgetall

返回hash的所有filed和value

Hash的用途(能使用hash的时候尽量使用hash)

节约内存空间

redis每创建一个键,都会为这个键储存一些附加的管理信息(比如这个键的类型,这个键最后一次被访问的时间等等),redis的key相对于值来说,更珍贵!!!

所以数据库里面的键越多,redis数据库服务器在储存附加管理信息方面耗费的内存就越多,在获取key对应的value值时cpu的开销也会更多。Hash结构可以将具有关联关系的一组key-value,存储到同一个hash结构中,从而减少key的数量。

Set类型(集合)

特点

  1. 无序的、去重的;
  2. 元素是字符串类型;
  3. 最多包含2^32-1元素。

Set相关命令

sadd key member [member ...](无序不重复)

将一个或多个 member 元素加入到集合 key 当中,已经存在于集合的 member 元素将被忽略。假如 key 不存在,则创建一个只包含 member 元素作成员的集合。

当 key 不是集合类型时,返回一个错误。

smembers key

返回集合 key 中的所有成员。不存在的 key 被视为空集合。

spop key

移除并返回集合中的一个随机元素。当key不存在或key是空集时,返回nil。

scard key

返回集合key的基数(集合中元素的数量)。当key不存在时,返回0。

交集、并集、差集sinter sunion sdiff

sinter key [key ...] 返回一个集合的全部成员,该集合是所有给定集合的交集。不存在的 key 被视为空集。

sunion key [key ...]

返回一个集合的全部成员,该集合是所有给定集合的并集。不存在的 key 被视为空集。

sdiff key [key ...]

返回一个集合的全部成员,该集合是所有给定集合之间的差集。不存在的 key 被视为空集。

SortedSet类型

特点

  1. 类似Set集合;
  2. 有序的、去重的;
  3. 元素是字符串类型;
  4. 每一个元素都关联着一个浮点数分值(Score),并按照分值从小到大的顺序排列集合中的元素。分值可以相同
  5. 最多包含2^32-1元素

SortedSet相关命令

zadd key [sort member sort member] :增加值

如: zadd set1 1 zhangsan 2 lisi

zrange key start end 查询只定范围的值

如: zrange set1 0 10

zcount key start end 统计一个范围内元素的个数

如: zcount set1 0 10

zcard key :统计元素的个数

如 : zcard set1

zrank key :返回成员的索引号

如: zrank set1

zrem key [member member] 删除成员

如: zrem set1 zhangsan

使用Jedis连接redis服务器

注意事项:

  1. 必须要放开redis允许启动主机访问。注释 /etc/redis.confbind 127.0.0.1这句话
  1. redis处于保护模式,只能本地链接,我们需要修改配置文件redis.conf,将protected-mode yes改成no

项目结构:

测试代码:

import java.util.Set;
import org.junit.Test;
import redis.clients.jedis.Jedis;

public class TestJedis {

    @Test
    public void testJedisConnect(){
        // 连接redis服务器端(使用host)
        @SuppressWarnings("resource")
        Jedis jedis = new Jedis("192.168.56.128");
        System.out.println("连接redis服务端成功!");
        //测试redis服务器是否正在运行
        System.out.println("redis服务器正在运行吗?"+ jedis.ping());
        System.out.println("redis服务器信息?\n"+ jedis.info());
    }
}

Redis持久化

Redis持久化,就是将内存中的数据,永久保存到磁盘上。Redis持久化有两种方式:RDB(Redis DB)、AOF(AppendOnlyFile)

RDB(快照模式)

在默认情况下,Redis 将数据库快照保存在名字为dump.rdb的二进制文件中,可以在redis.conf配置文件中修改持久化信息。

  • save 900 1 表示在900秒内,至少更新了1条数据。Redis就将数据持久化到硬盘
  • save 300 10 表示在300内,至少更新了10条数据,Redis就会触发将数据持久化到硬盘
  • save 60 10000 表示60秒内,至少更新了10000条数据,Redis就会触发将数据持久化到硬盘

策略

自动:BGSAVE

按照配置文件中的条件满足就执行BGSAVE

  1. 非阻塞,Redis服务正常接收处理客户端请求;
  2. Redis会folk()一个新的子进程来创建RDB文件,子进程处理完后会向父进程发送一个信号,通知它处理完毕;

手动:SAVE

客户端(redis-cli)发起SAVE命令

  1. 阻塞Redis服务,无法响应客户端请求;
  2. 创建新的dump.rdb替代旧文件。

优点

  1. 执行效率高;
  2. 恢复大数据集速度较AOF快。

缺点

  1. 会丢失最近写入、修改的而未能持久化的数据;
  2. folk过程非常耗时,会造成毫秒级不能响应客户端请求。

AOF(追加模式、文本重演)

特点

Append only file,采用追加的方式保存,默认文件appendonly.aof。记录所有的写操作命令,在服务启动的时候使用这些命令就可以还原数据库

AOF默认关闭,需要在配置文件中手动开启。

写入机制

说明:AOF机制,添加了一个内存缓冲区(buffer)。

  1. 将内容写入缓冲区
  2. 当缓冲区被填满、或者用户手动执行fsync、或者系统根据指定的写入磁盘策略自动调用fdatasync命令,才将缓冲区里的内容真正写入磁盘里。
  3. 在缓冲区里的内容未写入磁盘之前,可能会丢失。

写入磁盘的策略

appendfsync 选项,这个选项的值可以是always、everysec或者no

  • Always:服务器每写入一个命令,就调用一次fdatasync,将缓冲区里面的命令写入到硬盘。这种模式下,服务器出现故障,也不会丢失任何已经成功执行的命令数据
  • Everysec(默认):服务器每一秒重调用一次fdatasync,将缓冲区里面的命令写入到硬盘。这种模式下,服务器出现故障,最多只丢失一秒钟内的执行的命令数据
  • No:服务器不主动调用fdatasync,由操作系统决定何时将缓冲区里面的命令写入到硬盘。这种模式下,服务器遭遇意外停机时,丢失命令的数量是不确定的

运行速度:always的速度慢,everysec和no都很快

aof重写机制

AOF文件过大,合并重复的操作,AOF会使用尽可能少的命令来记录。

重写过程

  1. folk一个子进程负责重写AOF文件
  2. 子进程会创建一个临时文件写入AOF信息
  3. 父进程会开辟一个内存缓冲区接收新的写命令
  4. 子进程重写完成后,父进程会获得一个信号,将父进程接收到的新的写操作由子进程写入到临时文件中
  5. 新文件替代旧文件

重写的本质:就是将操作同一个键的命令,合并。从而减小AOF文件的体积

aof重写触发机制

  1. 手动:客户端向服务器发送BGREWRITEAOF命令
  2. 自动:配置文件中的选项,自动执行BGREWRITEAOF命令
  • auto-aof-rewrite-min-size <size>,触发AOF重写所需的最小体积:只要在AOF文件的体积大于等于size时,才会考虑是否需要进行AOF重写,这个选项用于避免对体积过小的AOF文件进行重写
  • auto-aof-rewrite-percentage <percent>,指定触发重写所需的AOF文件体积百分比:当AOF文件的体积大于auto-aof-rewrite-min-size指定的体积,并且超过上一次重写之后的AOF文件体积的percent %时,就会触发AOF重写。(如果服务器刚刚启动不久,还没有进行过AOF重写,那么使用服务器启动时载入的AOF文件的体积来作为基准值)。将这个值设置为0表示关闭自动AOF重写。

优点

  1. 写入机制,默认fysnc(手工同步)每秒执行,性能很好不阻塞服务,最多丢失一秒的数据;
  2. 重写机制,优化AOF文件;
  3. 如果误操作了(FLUSHALL等),只要AOF未被重写,停止服务移除AOF文件尾部FLUSHALL命令,重启Redis,可以将数据集恢复到FLUSHALL 执行之前的状态。

缺点

  1. 相同数据集,AOF文件体积较RDB大了很多;
  2. 恢复数据库速度较RDB慢(文本,命令重演)。

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