Redis是一个开源用C语言编写的,基于内存,可以持久化,高性能的key-value数据库,并提供多种语言的API。
它也被称为数据结构服务器,因为值(value)可以是string,hash,list,sets,zsets(有序集合)类型
Redis有以下特点:
Redis的优势
从redis.io下载最新版redis-X.Y.Z.tar.gz后解压,然后进入redis-X.Y.Z文件夹后直接make即可,
这是用于linux
下运行的redis服务器,
从redis.io下载最新版redis-X.Y.Z.tar.gz后解压,然后进入redis-X.Y.Z文件夹后直接make即可,
./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-cli //redis的客户端
./redis-server //redis的服务端
./redis-check-aof //用于修复出问题的AOF文件
./redis-sentinel //用于集群管理
启动Redis服务器:./redis-server ./redis.conf
运行此命令后,redis服务器将会以非daemon的方法启动,默认端口号为6379
,关于端口号为什么是6379,可以参考
./redis-cli
127.0.0.1:6379> auth ranger
OK
127.0.0.1:6379> keys *
1) "key1"
2) "key2"
127.0.0.1:6379> get key1
"123456"
redis是一种key-value
的数据结构,其value
支持五种数据结构:
如何选择合适的key
key
不要太长,太长会消耗大量内存,且降低了查找效率key
也不要太短,太短降低可读性key
最好使用统一的命名规则如果redis只是使用string类型和且不使用持久化功能,redis就和memcached非常相似了。
string是一个很基础的数据类型
127.0.0.1:6379> set mystr "hello redis"
OK
127.0.0.1:6379> get mystr
"hello redis"
127.0.0.1:6379> set num "2"
OK
127.0.0.1:6379> get num
"2"
127.0.0.1:6379> incr num
(integer) 3
127.0.0.1:6379> get num
"3"
在遇到数值操作时,redis会将字符串类型转换成数值。例如incr
指令
由于INCR等指令本身就具有原子操作的特性,所以我们完全可以利用redis的INCR、INCRBY、DECR、DECRBY等指令来实现原子计数的效果
redis的另外一个重要的数据结构,中文翻译作列表。list在redis中存储的底层数据结构是链表。所以list在头部和尾部插入一个元素的速度一致且相当快,但是定位元素比较慢
list
常用的操作有lpush
,rpush
,lrange
lpush
用来在list左边插入一个元素,
rpush
用来在list右边插入一个元素
lrange
可以指定一个范围从list中提取元素
127.0.0.1:6379> lpush mylist tom
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lpush mylist jery
(integer) 2
127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 2
1) "jery"
2) "tom"
127.0.0.1:6379> rpush mylist jack
(integer) 3
127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 3
1) "jery"
2) "tom"
3) "jack"
127.0.0.1:6379> lrange mylist 1 2
1) "tom"
2) "jack"
list
的应用
redis的sets是一种无序的集合,集合中的元素没有先后顺序。
127.0.0.1:6379> sadd mysets one
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd mysets tow
(integer) 1
127.0.0.1:6379> smembers mysets
1) "one"
2) "tow"
127.0.0.1:6379> scard mysets
(integer) 2
127.0.0.1:6379> srem mysets tow
(integer) 1
127.0.0.1:6379> scard mysets
(integer) 1
127.0.0.1:6379> smembers mysets
1) "one"
127.0.0.1:6379> sismember mysets one
(integer) 1
sets
应用场景
社交号的好友标签,每一个用户的好友标签都存在一个set集合中
redis不但提供了无序集合,还提供了有序的集合(sorted ses)。有序集合中每一个元素都关联一个序号。
很多时候,我们都将redis中的有序集合叫做zsets,这是因为在redis中,有序集合相关的操作指令都是以z开头的,比如zrange、zadd、zrevrange、zrangebyscore等等
127.0.0.1:6379> zadd myzsets 1 baidu.com
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd myzsets 2 qq.com
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrange myzsets 0 3
1) "baidu.com"
2) "qq.com"
127.0.0.1:6379> zrange myzsets 0 3 withscores
1) "baidu.com"
2) "1"
3) "qq.com"
4) "2"
127.0.0.1:6379>
哈希是从redis-2.0.0版本之后才有的数据结构。
hashes存的是字符串和字符串值之间的映射,比如一个用户要存储其全名、姓氏、年龄等等,就很适合使用哈希。
127.0.0.1:6379> hgetall ranger
1) "name"
2) "cyp"
3) "age"
4) "20"
127.0.0.1:6379> hset ranger age 21
(integer) 0
127.0.0.1:6379> hgetall ranger
1) "name"
2) "cyp"
3) "age"
4) "21"
redis提供了两种持久化的方法:RDB(Redis DataBase)
和AOF(Append Only File)
RDB
:就是在不同的时间点,生成数据快照,将数据存储到磁盘上
AOF:
将redis执行过的指令记录下来,再把这些指令重新执行一次,就达到了数据重现的目的
这两种持久化的方式可以同时使用,redis重启会优先选择AOF,这样数据的完整性更高
如果没有持久化数据的需求,可以关闭此功能
RDB方式,是将redis某一时刻的数据持久化到磁盘中,是一种快照式的持久化方法。
redis在进行数据持久化的过程中,会先将数据写入到一个临时文件中,待持久化过程都结束了,才会用这个临时文件替换上次持久化好的文件。正是这种特性,让我们可以随时来进行备份,因为快照文件总是完整可用的。
对于RDB方式,redis会单独创建(fork)一个子进程来进行持久化,而主进程是不会进行任何IO操作的,这样就确保了redis极高的性能。
如果需要进行大规模数据的恢复,且对于数据恢复的完整性不是非常敏感,那RDB方式要比AOF方式更加的高效(其直接保存了数据)。
虽然RDB有不少优点,但它的缺点也是不容忽视的。如果你对数据的完整性非常敏感,那么RDB方式就不太适合你,因为即使你每5分钟都持久化一次,当redis故障时,仍然会有近5分钟的数据丢失。所以,redis还提供了另一种持久化方式,那就是AOF。
如果要开启redis的RDB方式持久化
你可以配置保存点,使Redis如果在每N秒后数据发生了M次改变就保存快照文件。例如下面这个保存点配置表示每60秒,如果数据发生了1000次以上的变动,Redis就会自动保存快照文件:save 60 1000
保存点可以设置多个,Redis的配置文件就默认设置了3个保存点:
# 格式为:save <seconds> <changes>
# 可以设置多个。
save 900 1 #900秒后至少1个key有变动
save 300 10 #300秒后至少10个key有变动
save 60 10000 #60秒后至少10000个key有变动
如果想禁用快照保存的功能,可以通过注释掉所有"save"配置达到,或者在最后一条"save"配置后添加如下的配置:save ""
AOF
,英文是Append Only File
,即只允许追加不允许改写的文件。
我们通过配置redis.conf中的appendonly yes
就可以打开AOF功能。如果有写操作(如SET等),redis就会被追加到AOF文件的末尾。
默认的AOF持久化策略是每秒钟fsync一次(fsync是指把缓存中的写指令记录到磁盘中),因为在这种情况下,redis仍然可以保持很好的处理性能,即使redis故障,也只会丢失最近1秒钟的数据。
因为采用了追加方式,如果不做任何处理的话,AOF文件会变得越来越大,为此,redis提供了AOF文件重写
(rewrite)机制,即当AOF文件的大小超过所设定的阈值时,redis就会启动AOF文件的内容压缩,只保留可以恢复数据的最小指令集。举个例子或许更形象,假如我们调用了100次INCR指令,在AOF文件中就要存储100条指令,但这明显是很低效的,完全可以把这100条指令合并成一条SET指令,这就是重写机制的原理。
虽然优点多多,但AOF方式也同样存在缺陷,比如在同样数据规模的情况下,AOF文件要比RDB文件的体积大。而且,AOF方式的恢复速度也要慢于RDB方式
在重写即将开始之际,redis会创建(fork)一个“重写子进程”,这个子进程会首先读取现有的AOF文件,并将其包含的指令进行分析压缩并写入到一个临时文件中。
与此同时,主工作进程会将新接收到的写指令一边累积到内存缓冲区中,一边继续写入到原有的AOF文件中,这样做是保证原有的AOF文件的可用性,避免在重写过程中出现意外。
当“重写子进程”完成重写工作后,它会给父进程发一个信号,父进程收到信号后就会将内存中缓存的写指令追加到新AOF文件中。
当追加结束后,redis就会用新AOF文件来代替旧AOF文件,之后再有新的写指令,就都会追加到新的AOF文件中了。
像MySQL一样,redis是支持主从同步的,而且也支持一主多从以及多级从结构。
主从结构,一是为了纯粹的冗余备份,二是为了提升读性能
redis的主从同步是异步进行的,这意味着主从同步不会影响主逻辑,也不会降低redis的处理性能。
在主从架构中,从服务器通常被设置为只读模式,这样可以避免从服务器的数据被误修改。但是从服务器仍然可以接受CONFIG等指令,所以还是不应该将从服务器直接暴露到不安全的网络环境中。如果必须如此,那可以考虑给重要指令进行重命名,来避免命令被外人误执行。
从服务器会向主服务器发出SYNC指令,当主服务器接到此命令后,就会调用BGSAVE指令来创建一个子进程专门进行数据持久化工作,也就是将主服务器的数据写入RDB文件中。在数据持久化期间,主服务器将执行的写指令都缓存在内存中。
在BGSAVE指令执行完成后,主服务器会将持久化好的RDB文件发送给从服务器,从服务器接到此文件后会将其存储到磁盘上,然后再将其读取到内存中。这个动作完成后,主服务器会将这段时间缓存的写指令再以redis协议的格式发送给从服务器。
另外,要说的一点是,即使有多个从服务器同时发来SYNC指令,主服务器也只会执行一次BGSAVE,然后把持久化好的RDB文件发给多个下游。在redis2.8版本之前,如果从服务器与主服务器因某些原因断开连接的话,都会进行一次主从之间的全量的数据同步
而在2.8版本之后,redis支持了效率更高的增量同步策略,这大大降低了连接断开的恢复成本。
主服务器会在内存中维护一个缓冲区,缓冲区中存储着将要发给从服务器的内容。从服务器在与主服务器出现网络瞬断之后,从服务器会尝试再次与主服务器连接,一旦连接成功,从服务器就会把“希望同步的主服务器ID”和“希望请求的数据的偏移位置(replication offset)”发送出去。主服务器接收到这样的同步请求后,首先会验证主服务器ID是否和自己的ID匹配,其次会检查“请求的偏移位置”是否存在于自己的缓冲区中,如果两者都满足的话,主服务器就会向从服务器发送增量内容。
增量同步功能,需要服务器端支持全新的PSYNC指令。这个指令,只有在redis-2.8之后才具有。
redis事务相关的4个指令: multi,exec,discard,watch
multi和exec
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> sadd mysets ranger
QUEUED
127.0.0.1:6379> lpush mylist hello
QUEUED
127.0.0.1:6379> ping
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec
1) (integer) 1
2) (integer) 4
3) PONG
在redis中,允许用户设置可以使用的最大内存大小(maxmemory 100mb
),这在内存紧张的情况下很有用。
redis内存数据大小上升到一定的大小,就会使用内存淘汰策略淘汰一部分数据。redis提供6中数据淘汰策略
redis 确定驱逐某个键值对后,会删除这个数据并,并将这个数据变更消息发布到本地(AOF 持久化)和从机(主从连接)。
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