浅析Redis

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浅析Redis

1.什么是NoSQL?

NoSQL,泛指非关系型的数据库。随着互联网web2.0网站的兴起,传统的关系数据库在应付web2.0网站,特别是超大规模和高并发的SNS类型的web2.0纯动态网站已经显得力不从心,暴露了很多难以克服的问题,而非关系型的数据库则由于其本身的特点得到了非常迅速的发展。NoSQL数据库的产生就是为了解决大规模数据集合多重数据种类带来的挑战,尤其是大数据应用难题。

一些主流的NOSQL产品:

NoSQL数据库的四大分类如下:

键值(Key-Value)存储数据库

相关产品: Tokyo Cabinet/Tyrant、Redis、Voldemort、Berkeley DB

典型应用: 内容缓存,主要用于处理大量数据的高访问负载。

数据模型: 一系列键值对

优势: 快速查询

劣势: 存储的数据缺少结构化

列存储数据库

相关产品:Cassandra, HBase, Riak

典型应用:分布式的文件系统

数据模型:以列簇式存储,将同一列数据存在一起

优势:查找速度快,可扩展性强,更容易进行分布式扩展

劣势:功能相对局限

文档型数据库

相关产品:CouchDB、MongoDB

典型应用:Web应用(与Key-Value类似,Value是结构化的)

数据模型: 一系列键值对

优势:数据结构要求不严格

劣势: 查询性能不高,而且缺乏统一的查询语法

图形(Graph)数据库

相关数据库:Neo4J、InfoGrid、Infinite Graph

典型应用:社交网络

数据模型:图结构

优势:利用图结构相关算法。

劣势:需要对整个图做计算才能得出结果,不容易做分布式的集群方案。

2.Redis历史

2008年,意大利的一家创业公司Merzia推出了一款基于MySQL的网站实时统计系统LLOOGG,然而没过多久该公司的创始人 Salvatore Sanfilippo便 对MySQL的性能感到失望,于是他决定亲自为LLOOGG量身定做一个数据库,并于2009年开发完成,这个数据库就是Redis。 不过Salvatore Sanfilippo并不满足只将Redis用于LLOOGG这一款产品,而是希望更多的人使用它,于是在同一年Salvatore Sanfilippo将Redis开源发布,并开始和Redis的另一名主要的代码贡献者Pieter Noordhuis一起继续着Redis的开发,直到今天。

Salvatore Sanfilippo自己也没有想到,短短的几年时间,Redis就拥有了庞大的用户群体。Hacker News在2012年发布了一份数据库的使用情况调查,结果显示有近12%的公司在使用Redis。国内如新浪微博、街旁网、知乎网,国外如GitHub、Stack Overflow、Flickr等都是Redis的用户。

VMware公司从2010年开始赞助Redis的开发, Salvatore Sanfilippo和Pieter Noordhuis也分别在3月和5月加入VMware,全职开发Redis。

3.什么是Redis及Redis的使用场景。

Redis是用C语言开发的一个开源的高性能键值对(key-value)数据库。它通过提供多种键值数据类型来适应不同场景下的存储需求,目前为止Redis支持的键值数据类型如

应用场景:

缓存(数据查询、短连接、新闻内容、商品内容等等)。(最多使用)

分布式集群架构中的session分离。

聊天室的在线好友列表。

任务队列。(秒杀、抢购、12306等等)

应用排行榜。

网站访问统计。

数据过期处理(可以精确到毫秒)

redis string介绍

redis中没有使用C语言的字符串表示,而是自定义一个数据结构叫SDS(simple dynamic string)即简单动态字符串。

struct sdshdr {

//字符串长度

unsigned int len;

//buf数组中未使用的字节数量

unsigned int free;

//用于保存字符串

char buf[];

};

c语言对字符串的存储是使用字符数组,遇到'\0'字符则认为字符串结束,redis的字符串可以存储任何类型的数据,因为任何类型数据都可以表示成二进制,sds结构中的char buf[]就是存储了二进制数据。

redis的字符串是二进制安全的,什么是二进制安全?简单理解就是存入什么数据取出的还是什么数据。redis中的sds不像c语言处理字符串那样遇到'\0'字符则认证字符串结束,它不会对存储进去的二进制数据进行处理,存入什么数据取出还是什么数据。

命令:

赋值:SET key value

取值:GET key

删除:Del key

递增数字 :INCR key

当存储的字符串是整数时,Redis提供了一个实用的命令INCR,其作用是让当前键值递增,并返回递增后的值。

增加指定的整数 :INCRBY key increment

递减数值:DECR key

redis hash:

hash叫散列类型,它提供了字段和字段值的映射。字段值只能是字符串类型,不支持散列类型、集合类型等其它类型。如下:

命令:

赋值:HSET key field value 一次只能设置一个字段值

HMSET key field value [field value ...] 一次可以设置多个字段值

取值:HGET key field 一次只能获取一个字段值

HMGET key field [field ...] 一次可以获取多个字段值

HGETALL key

删除字段:可以删除一个或多个字段,返回值是被删除的字段个数 HDEL key field [field ...]

增加数字: HINCRBY key field increment

redis list

列表类型(list)可以存储一个有序的字符串列表,常用的操作是向列表两端添加元素,或者获得列表的某一个片段。

列表类型内部是使用双向链表(double linked list)实现的,所以向列表两端添加元素的时间复杂度为0(1),获取越接近两端的元素速度就越快。这意味着即使是一个有几千万个元素的列表,获取头部或尾部的10条记录也是极快的。

命令:

向列表两端增加元素:

LPUSH key value [value ...]

RPUSH key value [value ...]

向列表左边增加元素

向列表右边增加元素

查看列表 :

LRANGE key start stop

LRANGE命令是列表类型最常用的命令之一,获取列表中的某一片段,将返回start、stop之间的所有元素(包含两端的元素),索引从0开始。索引可以是负数,如:“-1”代表最后边的一个元素。

从列表两端弹出元素:

LPOP key

RPOP key

LPOP命令从列表左边弹出一个元素,会分两步完成,第一步是将列表左边的元素从列表中移除,第二步是返回被移除的元素值。

获取列表中元素的个数:

LLEN key

redis set介绍

在集合中的每个元素都是不同的,且没有顺序。

集合类型和列表类型的对比:

集合类型的常用操作是向集合中加入或删除元素、判断某个元素是否存在等,由于集合类型的Redis内部是使用值为空的散列表实现,所有这些操作的时间复杂度都为0(1)。

Redis还提供了多个集合之间的交集、并集、差集的运算。

命令:

增加/删除元素 :

SADD key member [member ...]

SREM key member [member ...]

获得集合中的所有元素 :

SMEMBERS key

判断元素是否在集合中,无论集合中有多少元素都可以极速的返回结果。

SISMEMBER key member

redis sorted set介绍

集合类型的基础上有序集合类型为集合中的每个元素都关联一个分数,这使得我们不仅可以完成插入、删除和判断元素是否存在在集合中,还能够获得分数最高或最低的前N个元素、获取指定分数范围内的元素等与分数有关的操作。

在某些方面有序集合和列表类型有些相似。

1、二者都是有序的。

2、二者都可以获得某一范围的元素。

但是,二者有着很大区别:

1、列表类型是通过链表实现的,获取靠近两端的数据速度极快,而当元素增多后,访问中间数据的速度会变慢。

2、有序集合类型使用散列表实现,所有即使读取位于中间部分的数据也很快。

3、列表中不能简单的调整某个元素的位置,但是有序集合可以(通过更改分数实现)

4、有序集合要比列表类型更耗内存。

命令:

增加元素:

向有序集合中加入一个元素和该元素的分数,如果该元素已经存在则会用新的分数替换原有的分数。返回值是新加入到集合中的元素个数,不包含之前已经存在的元素。

ZADD key score member [score member ...]

获取元素的分数:

ZSCORE key member

删除元素:

ZREM key member [member ...]

移除有序集key中的一个或多个成员,不存在的成员将被忽略。

当key存在但不是有序集类型时,返回一个错误。

获得排名在某个范围的元素列表:

ZRANGE key start stop [WITHSCORES] 照元素分数从小到大的顺序返回索引从start到stop之间的 所有元素(包含两端的元素)

ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES] 照元素分数从大到小的顺序返回索引从start到stop之间的 所有元素(包含两端的元素)

如果需要获得元素的分数的可以在命令尾部加上WITHSCORES参数

4.Redis的持久化

Redis的高性能是由于其将所有数据都存储在了内存中,为了使Redis在重启之后仍能保证数据不丢失,需要将数据从内存中同步到硬盘中,这一过程就是持久化。Redis支持两种方式的持久化,一种是RDB方式,一种是AOF方式。可以单独使用其中一种或将二者结合使用。

RDB持久化:

RDB方式的持久化是通过快照(snapshotting)完成的,当符合一定条件时Redis会自动将内存中的数据进行快照并持久化到硬盘。

RDB是Redis默认采用的持久化方式,在redis.conf配置文件中默认有此下配置:

save 900 1

save 300 10

save 60 10000

save 开头的一行就是持久化配置,可以配置多个条件(每行配置一个条件),每个条件之间是“或”的关系,“save 900 1”表示15分钟(900秒钟)内至少1个键被更改则进行快照,“save 300 10”表示5分钟(300秒)内至少10个键被更改则进行快照。

在redis.conf中:

配置dir指定rdb快照文件的位置

配置dbfilenam指定rdb快照文件的名称

Redis启动后会读取RDB快照文件,将数据从硬盘载入到内存。根据数据量大小与结构和服务器性能不同,这个时间也不同。通常将记录一千万个字符串类型键、大小为1GB的快照文件载入到内存中需要花费20~30秒钟。

问题总结:

通过RDB方式实现持久化,一旦Redis异常退出,就会丢失最后一次快照以后更改的所有数据。这就需要开发者根据具体的应用场合,通过组合设置自动快照条件的方式来将可能发生的数据损失控制在能够接受的范围。如果数据很重要以至于无法承受任何损失,则可以考虑使用AOF方式进行持久化。

AOF持久化

默认情况下Redis没有开启AOF(append only file)方式的持久化,可以通过appendonly参数开启:

appendonly yes

开启AOF持久化后每执行一条会更改Redis中的数据的命令,Redis就会将该命令写入硬

盘中的AOF文件。AOF文件的保存位置和RDB文件的位置相同,都是通过dir参数设置的,默认的文件名是appendonly.aof,可以通过appendfilename参数修改:appendfilename appendonly.aof

END

结束:Redis 的命令还有很多,在此不可能一一列举,另外Redis在JAVA的使用是通过Jedis来实现,有兴趣的同学可以自学。

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