# Redis

# 相关概念

Redis是一种基于键值对的NoSQL数据库

Redis is an open source(BSD licensed), in-memory data structure store, used as a database, cache and message broker.

Redis (opens new window)是一个开源的、基于内存的数据结构存储器,可以用作数据库、缓存和消息中间件

关系型数据库:重要的关系复杂的数据 -> 互联网高速发展 -> 超大规模、超大流量、高并发的数据 -> NoSQL数据库

Redis的特点

  • 高性能:Redis将所有数据都存储在内存中,所以它的读写性能非常高,官方的数据 10万/s
  • 支持多种数据类型:字符串(strings)、哈希值(hashes)、列表(lists)、集合(sets)、有序集合(sorted sets)
  • 支持持久化操作:利用rdb和aof方式持久化到磁盘,可及时恢复
  • 支持数据复制:通过master-slave机制,可以实时进行数据的同步复制
  • 单线程请求,所有命令串行执行,并发情况下不需要考虑数据一致性问题
  • 支持pub/sub消息订阅机制,可以用来进行消息订阅与通知
  • 支持简单的事务需求,但业界使用场景很少,并不成熟

redis vs memcached

  • redis的数据类型更丰富
  • redis支持持久化

# 应用场景

缓存

  • 解决了什么问题?减少了跟数据库的交互
  • 什么样的数据适合缓存?变化频率不高的数据 + 访问频率高的数据
  • 一般需要精确设定过期时间

计数器的应用

  • 浏览数、点赞数、播放数等,redis内部实现自增操作

排行榜应用

  • 取 top n 操作

保存用户凭证

  • 实现多系统之间的单点登录凭证

消息队列功能

  • redis提供了发布订阅和阻塞队列的功能

# 安装配置

C/S 架构

  • 客户端:Redis命令行,或编程语言的Redis API 如redis-py,或RedisDesktopManager
  • 服务端:Redis的Server是单线程服务器,默认端口 6379 (MERZ (opens new window))

# 安装启动

ubuntu 环境

# 安装
sudo apt-get update
sudo apt-get install redis-server
# 启动
redis-server [/path/to/redis.conf]
# 查看
redis-cli [-p 6379]
127.0.0.1:6397> ping
PONG
# 配置
sudo vim /etc/redis/redis.conf
# 查看版本
redis-cli -v
redis-server -v

# 关闭 - 启动用户为redis
redis-cli shutdown
redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 shutdown
kill -9 <pid>
sudo /etc/init.d/redis-server stop

# 快速入门
127.0.0.1:6379> set k1 v1
127.0.0.1:6379> get k1
127.0.0.1:6379> del k1

# 配置说明

/etc/redis/redis.conf

###### NETWORK ######
bind 127.0.0.1 ::1
port 6379

requirepass  password
databases 16

###### GENERAL ######
daemonize yes
pidfile /path/to/redis.pid  # daemon形式运行时,redis会生成一个pid文件
loglevel notice             # debug verbose notice warning
logfile /tmp/redis/redis-server.log

###### SNAPSHOTTING ######
save <seconds> <changes>    # 保存策略
dbfilename dump.rdb         # RDB文件名
dir /tmp/redis/snap         # 持久化文件目录

###### APPEND ONLY MODE ######
appendonly no
appendfilename "appendonly.aof"

# 数据类型

# 类型概述

数据类型 可以存储的值 操作
strings 字符串、整数或者浮点数 对整个字符串或者字符串的其中一部分执行操作
对整数和浮点数执行自增或者自减操作
hashes 包含键值对的无序散列表 添加、获取、移除单个键值对
获取所有键值对
检查某个键是否存在
lists 列表 从两端压入或者弹出元素
对单个或者多个元素进行修剪,
只保留一个范围内的元素
sets 无序集合 添加、获取、移除单个元素
检查一个元素是否存在于集合中
计算交集、并集、差集
从集合里面随机获取元素
sorted sets 有序集合 添加、获取、删除元素
根据分值范围或者成员来获取元素
计算一个键的排名

What Redis data structures look like (opens new window)

练习网站:http://try.redis.io/

# 字符串 strings

  • key 统一都是字符串,可变化的数据类型指的是 value
  • 字符串的值可以是普通的字符串,复杂的字符串(json,xml),数字,甚至是二进制,需小于512MB
# 基本命令
set str1 value
get str1
del str1

# 批量操作
mset k1 v1 k2 v2
mget k1 k2
mdel k1 k2

# 自增减命令 
set book:python:zan 0
incr book:python:zan
incr book:python:zan

incrby book:python:zan 100

decr / decrby
  • 包含了对数据的操作,可做自增自减
  • 能批量操作尽量批量操作,减少网络带宽消耗

实际开发当中的应用场景

1. 验证码
set register:code:18899880088 666666
2. session共享问题
3. 缓存优化系统性能,如首页
4. 访问数,播放数,收藏数等

key的命名规范很重要

# 哈希 hashes

value 本身是一个 key-value,用于存储复杂的信息,如存储一本书信息

# 基本命令
hset book:1 name python 
hset book:1 author alex
hset book:1 price 99.99

hget book:1 name
hdel book:1 price

# 批量操作
hmset book:2 name linux author linda price 89.00
hmget book:2 name author price
hgetall book:2

# 计算个数
hlen book:2
# 判断key值是否存储
hexists book:2 name
  • 查找速度快,时间复杂度O(1)
  • 如果我们要保存对象,且对这个对象有存取操作,可用hashes结构,如微博,热帖

# 列表 lists

底层实现并不是数据,而是链表

  • 对于一个具有上百万个元素的lists来说,在头部和尾部插入一个新元素,时间复杂度是常数级别
  • 同样链表型lists定位元素会比较慢,而数组型lists的元素定位就会快得多
lpush l1 1001
rpush l1 1002
lpush l1 1000

lrange l1 0 -1

需求场景:

  • 实现消息队列,可以确保先后顺序
  • lrange 方便实现分页功能

# 集合 sets

  • 无序
  • 元素不重复
sadd sa1 "one"
sadd sa1 "two"

smembers sa1
sismember sa1 "one"


sadd sa2 "tow"
sunion sa1 sa2

需求场景:好友标签

# 有序集合 sorted sets

有序集合中的每个元素都关联一个序号(score),排序依据

zadd z1 1 baidu.com
zadd z1 3 google.com
zadd z1 2 ni-ning.cn

zrange z1 0 -1
zrange z1 0 -1 withscores

# 常用命令

# key-value命令

# 返回满足给定pattern的所有key
keys key*

# key是否存在
exists name

# 设置一个key过期时间
expire key1 10

# 查看一个key过期时间
ttl key1

# 选择数据库
select 0

# 移动key到其他数据库
move key2 1

# 取消过期时间,即该key一直存在
persist key1

# 随机返回一个key空间的一个key
randomkey

# 重命名
rename key2 key_new

# 返回value类型
type key1

# 服务器命令

# 测试连接是否存活
ping

# 打印内容
echo hello

# 选择数据库
select 1

# 退出连接
quit

# 当前数据库key数
dbsize

# 数据库相关信息
info

# 获取配置信息
config get dir
config get *

# 删除当前数据库所有key
flushdb

# 删除所有数据库所使用key
flushall

# 高级功能

  • Redis高可用架构-哨兵机制
  • Redis高性能架构-RedisCluster
  • Redis缓存更新策略
  • 热点key的重建策略
  • 应对缓存穿透攻击
  • 应对雪崩的问题
  • Redis的分布式锁

# 事务处理

事务是指 "一系列动作,要么全部执行,要么什么也不做"

  • multi 组装一个事务
  • exec 执行一个事务
  • discard 取消一个事务
  • watch 用来监视一些key,一旦这些key在事务执行之前被改变,则取消事务的执行
multi
incr user_id
incr user_id
ping
exec

get user_id

# 两种持久化

RDB(Redis DataBase)

Redis存储的数据生成快照存储到磁盘

  • 单独fork 一个子进程来持久化,主进程不会进行任何IO操作,保证高性能
  • 如果需要大规模恢复数据,且对于数据恢复的完整性不是非常敏感,RDB较好

AOF(Append Only File)

Redis执行的命令记录下来,重复执行恢复数据,只允许追加不允许修改

  • 默认每秒钟fsync 一次
  • 重写机制rewrite 压缩指令
  • 适用于数据敏感场景,同样数据规模的情况下,AOF文件要比RDB文件的体积大,且AOF方式的恢复速度慢于RDB方式

# 发布订阅

# 消费者终端1
127.0.0.1 6379> subscribe tv1 tv2

# 消费者终端2
127.0.0.1 6379> subscribe tv1

# 生产者终端
127.0.0.1 6379> publish tv1 'message'
127.0.0.1 6379> publish tv2 'message'

# 主从复制

# 从服务器配置
slaveof <master-ip> <master-port>
masterauth <master-password>

# 查看 master slave 信息
info

# 其他数据库

  • memcache:分布式高速缓存系统,数据类型没redis丰富
  • mongodb:基于分布式文件存储、面向文档的NoSQL数据库。可以说介于关系型和非关系型之间,用一种类似json的bson格式存储
  • mysql 数据库 引擎和索引

# 链接地址

  • 官方网站 https://redis.io/
  • 测试模拟 http://try.redis.io/
  • 简明教程 https://zhuanlan.zhihu.com/p/37055648
  • 超强、朝详细Redis入门教程 https://blog.csdn.net/liqingtx/article/details/60330555
  • Redis是什么?看这一篇就够了 https://www.cnblogs.com/powertoolsteam/p/redis.html
  • Python redis 使用介绍 https://www.runoob.com/w3cnote/python-redis-intro.html
  • Real Python https://realpython.com/python-redis/#further-reading

# redis-py源码

# 结构图

redis
  |- __init__.py		# 方便导入 Redis, ConnectionPool, from_url, ConnectionError
  |- _compat.py		 # 兼容性 3.5.x 最后兼容python2
  |- client.py		  # 客户端类 Redis
  |- connection.py	  # 连接类 Connection ConnectionPool
  |- exceptions.py	  # 异常层级类 RedisError
  |- lock.py		    # 全局锁类 Lock
  |- sentinel.py	    # 哨兵类 Sentinel
  |- utils.py		   # 工具函数类
上次更新: 5/9/2021, 3:56:33 PM