Redis Part1

2023-09-15 23:04:34

单体架构：一台Web服务器、一台数据库服务器。 

回顾，关系型数据库：基于二维表来存储数据的数据库就是关系型数据库。 

MySQL跟Redis的区别：

  1. MySQL是关系型数据库，它是基于表来存储数据的，MySQL数据是写在磁盘的，它是跟磁盘进行交互的；Redis是非关系型数据库，它是把数据存储在内存当中的，是跟内存进行交互的。
  2. MySQL基于标准、统一的SQL语言去操作，而Redis是基于指令去操作的。

1.了解NoSql

什么是Nosql？
  • NoSQL，即Not-Only-SQL，意思就是我们干事情不能只用SQL，泛指非关系型的数据库！
  • NoSQL定位：作为关系型数据库的补充！最终数据还是存储在硬盘/磁盘里面。
  • NoSQL仅仅是一个概念， 泛指非关系型的数据库，区别于关系数据库，它们不保证关系数据的ACID特性。
  • NoSQL不是什么情况下都用的，是有适用前提的：应对基于海量用户(高并发)和海量数据前提下的数据处理问题。
常见的NoSql产品

2.Redis介绍

2.1什么是Redis
全称： REmote DIctionary Server （ 远程字典服务器 ）。 诞生于2009年！
  • 是完全开源免费的，用C语言编写的， 遵守 BCD协议。
  • 是一个高性能的(key-value)分布式内存数据库， 基于内存运行并支持持久化的NoSQL数据库，是当前最热门的NoSql数据库之一,也被人们称为数据结构服务器。
  • 可用作高速缓存，提高系统的整体访问性能！(why高速===>内存)
  • Redis是一个基于内存去交互的数据库。
  • Redis的出现是为了解决性能问题。
  • Redis更多保证我们数据的性能，既然保证性能，意味着一定会损失数据的一致性、可靠性。
  • Redis属于CAP模型中的AP模型。如果发生网络分区了，是保证C呢还是保证A呢？

什么是CAP模型？

  • CAP模型是一种用于描述分布式系统特性的理论模型。
  • CAP模型由三个关键概念组成：一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分区容错性(Partition Tolerance)。
  1. 一致性(Consistency)：指的是在分布式系统中，当一个节点对数据进行修改后，其它节点立即能够看到这个修改。官方：指的是在分布式系统中，所有节点对于同一份数据的访问和操作都能保持一致的特性。
  2. 可用性：指的是系统能够及时响应用户请求，并一直保持可用的状态。即使系统中的某个节点发生故障或者网络出现问题，系统仍然能够继续运行。
  3. 分区容错性：指的是系统在面对网络分区(节点之间的通信中断或丢失)的情况下继续运行。分布式系统通常由多个节点组成，分布在不同的物理位置上，而网络分区可能导致节点之间无法直接通信。
  • 根据CAP模型，分布式系统无法同时满足一致性、可用性和分区容错性这三个特性，最多只能同时满足其中的两个。
Redis 与其他 key - value 缓存产品有以下三个特点：
  1. Redis支持数据的持久化，可以将内存中的数据保持在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用
  2. Redis不仅仅支持简单的key-value类型的数据，同时还提供list，set，zset，hash等数据结构的存储
  3. Redis支持数据的备份，即master-slave(主从)模式的数据备份
2.2 Redis优势
  1. 性能极高 – Redis能读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s 。官方提供的数据是可以达到100000+的QPS（每秒内查询次数）
  2. 丰富的数据类型 – Redis支持二进制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 数据类型操作。
  3. 原子 – Redis的所有操作都是原子性的=>是线程安全的，同时Redis还支持对几个操作全并后的原子性执行。
  4. 丰富的特性 – Redis还支持 publish/subscribe订阅，通知，key 过期等等特性
  5. Redis的工作线程采用单线程，避免了不必要的上下文切换和竞争条件，也不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗CPU，不用去考虑各种锁的问题，不存在加锁释放锁操作，没有因为可能出现死锁而导致的性能消耗；
  6. 使用多路I/O复用模型，非阻塞IO；
  7. 适合存储热点数据(热点商品、咨询、新闻)

key-value结构存储：  

Redis为什么快？ 

  1. 基于内存去操作，没有实时的磁盘IO，数据异步刷新到磁盘。
  2. 本身就是Key-Value结构，类似于HashMap，一个Key会对应一个Value，通过一个Key的Hash值  取余 数组的长度-1  得到一个数组的下标，知道这个数据放在哪里，去拿的时候，直接能找到下标，所以查询速度戒心O(1)。
2.3 Redis下载

（1）Http://redis.io/ 英文地址

（2）Http://www.redis.cn/ 中文地址

3.2 Redis的安装

3.2.1 Redis的编译环境
  • Redis是C语言开发的，安装redis需要先去官网下载源码进行编译，编译需要依赖于GCC编译环境，如果CentOS上没有安装gcc编译环境，需要提前安装，安装命令如下：yum install gcc-c++

 

上传Redis安装文件到Linux服务器，并且移动到/usr/local/MySoftWare目录中，接着解压：

编译Redis(编译,将.c文件编译为.o文件)

  • 进入解压文件夹，执行 make

  • 编译成功！如果编译过程中出错，先删除安装文件目录，后解压重新编译。

安装：make PREFIX=/home/admin/myapps/redis install

安装之后的bin目录：

bin文件夹下的命令:  

Copy文件：将redis解压的文件夹中的redis.conf文件复制到安装目录  

  • Redis启动需要一个配置文件，可以修改端口号信息。 

3.3 Redis的启动

3.3.1 Redis的前端模式启动

直接运行bin/redis-server将使用前端模式启动：  

前端模式启动的缺点是启动完成后，不能再进行其他操作，这个界面只能启动，启动后不能进行其他操作，如果要退出操作必须使用Ctrl+C。

3.3.2 Redis的后端启动  

修改redis.conf配置文件，找到daemonize no，将no改为yes，然后可以使用后端模式启动。  

  • no表示不允许后端启动！ 

 

启动时，需要既指定指令，指定配置文件(这里所在文件夹是redis)  

Redis默认端口：6379，通过当前服务进行查看

3.3.3 客户端访问连接redis
  • 如果想要通过指令来操作redis，可以使用redis的客户端进行操作，在bin文件夹下运行redis-cli
  • 如果想要连接指定的ip地址以及端口号，则需要按照： redis-cli  -h  ip地址  -p 端口号 语法结构连接。
  • 该指令默认连接的127.0.0.1 ，端口号是6379

3.3.4 向Redis服务器发送命令
  • ping，测试客户端与Redis的连接是否正常，如果连接正常，回收到Pong
3.3.5 退出客户端：quit 
3.3.6 Redis的停止  

(1) 强制结束程序(不推荐)

  • 强制终止Redis进程可能会导致Redis持久化数据丢失。  
  • 语法：kill -9 pid  
  • 进程号pid可以通过 ps -aux | grep redis 进行查询。

(2) 正确停止Redis的方式应该是 ：向Redis发送SHUTDOWN命令，方法为（关闭默认的端口） 

3.3.7 第三方工具(redis-desktop-manager)操作redis  

1. 关闭Linux防火墙  

2.  进入自己的redis安装目录，vim进入redis.conf修改redis.conf文件中的bind参数

接着重新启动Redis：

连接Redis：

 

4.Redis数据结构

Redis是一种基于内存的数据库，并且提供一定的持久化功能，它是一种键值（key-value）数据库，使用 key 作为索引找到当前缓存的数据，并且返回给程序调用者。

当前的 Redis 支持 6 种数据类型，它们分别是字符串（String）、列表（List）、集合（set）、哈希结构（hash）、有序集合（zset）和基数（HyperLogLog）

重点掌握前五种数据结构！！！

解释说明：

  1. 字符串(string)：普通字符串，Redis中最简单的数据类型
  2. 哈希(hash)：也叫散列，类似于Java中的HashMap结构
  3. 列表(list)：按照插入顺序排序(有序)，可以有重复元素，类似于Java中的LinkedList
  4. 集合(set)：无序集合，没有重复元素，类似于Java中的HashSet
  5. 有序集合(sorted set/zset)：集合中每个元素关联一个分数(score)，根据分数升序排序，没有重复元素

5.Redis常用指令

命令学习网站：Redis 命令参考 — Redis 命令参考

5.1  String类型

赋值语法：SET key value

取值语法： GET key  

设置多个键值语法： MSET key value [key value …]  

获取多个键值语法： MGET key [key …]  

删除语法：DEL key 【key...】 

5.2 字符串数字的递增与递减  

递增数字：

  • 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。
  • 递增数字语法: INCR key

  • 递减数值语法: DECR key

  • 增加指定的整数语法: INCRBY key increment

  • 减少指定的整数 语法：DECRBY key decrement

5.3 Hash散列（了解）  

Redis hash 是一个String类型的 field 和 value 的映射表，hash特别适合用于存储对象，常用命令：  

  • 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。相当于是对象格式的存储 

赋值语法： HSET     key/大key/一级key    field-属性-小key/二级key         value-属性值  

  • 设置一个字段值， HSET命令不区分插入和更新操作，当执行插入操作时HSET命令返回1，当执行更新操作时返回0。

取值语法： HGET key field-属性值

  

设置多个字段语法： HMSET key field value [field value ...] 

取多个值语法: HMGET key field [field ...]  

获取所有字段值语法：HGETALL key  

删除字段语法：HDEL key field [field ...]  

5.4 列表List

 

Redis的List是采用来链表来存储，双向链表存储数据，特点：增删快、查询慢(Linkedlist).这个队列是有序的。

Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序，常用命令：  

命令含义
lpush key value1 [value2]将一个或多个值插入到列表头部
rpush key value1 [value2]将一个或多个值插入到列表尾部
lrange key start stop获取列表指定范围内的元素
lpop key移出并获取列表的第一个元素
rpop key移除并获取列表最后一个元素
BRPOP key1 [key2 ] timeout移出并获取列表的最后一个元素， 如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止
llen key获取列表长度
rpoplpush source dest移除列表的最后一个元素，并将该元素添加到另一个列表并返回
brpoplpush source dest timeout从列表中弹出一个值，将弹出的元素插入到另外一个列表中并返回它； 如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止。

向列表左边增加元素: LPUSH key value [value ...]  

从列表左边弹出元素： LPOP key(临时存储，弹出后，从队列中清除)  

向列表右边增加元素 : RPUSH key value [value ...]  

从列表右边弹出元素： RPOP key  

获取列表中元素的个数: LLEN key  

获取列表指定范围内的元素：LRANGE key start stop  

  • 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，可以是负数，如：“-1”代表最后的一个元素。

5.4 Set集合操作命令

Redis set 是string类型的无序集合。集合成员是唯一的，这就意味着集合中不能出现重复的数据，常用命令：  

命令含义
SADD key member1 [member2]向集合添加一个或多个成员
SMEMBERS key返回集合中的所有成员
SCARD key获取集合的成员数
SINTER key1 [key2]返回给定所有集合的交集
SUNION key1 [key2]返回所有给定集合的并集
sdiff key1 [key2]返回所有给定集合的差集
SREM key member1 [member2]移除集合中一个或多个成员

添加元素语法：SADD key member1 [member2 ...]  

获取集合中的所有元素 ： smembers key  

删除元素语法： SREM key member1 [member2 ...]  

判断元素是否在集合中： SISMEMBER key member    返回1表示存在，反之0表示不存在

5.5 Zset有序集合操作命令

  • SortedSet又叫Zset，是有序集合，可排序的，但是唯一。 SortedSet和Set的不同之处，是会给Set中的元素添加一个分数，然后通过这个分数进行排序。  

Redis Zset有序集合是String类型元素的集合，且不允许有重复成员。每个元素都会关联一个double类型的分数。常用命令：  withscores选项代表得到对应的分数！

命令含义
zadd key score1 member1 [score2 member2]向有序集合添加一个或多个成员
zrange key start stop [withscores]通过索引区间返回有序集合中指定区间内的成员(分数从小到大，升序排序)
zrevrange key start stop [withscores]通过索引区间返回有序集合中指定区间内的成员(分数从大到小，降序排序)
zincrby key increment member有序集合中对指定成员的分数加上增量 increment
zrem key member [member ...]移除有序集合中的一个或多个成员
zcard key计算集合中元素的数量

增加元素：ZADD key score1 member1 [score2 member2 ...]  

  • 向有序集合中加入一个元素和该元素的分数(score)，如果该元素已经存在则会用新的分数替换原有的分数。  

获得排名在某个范围的元素列表，并按照元素分数降序返回：

获取元素的分数：ZSCORE key member   

删除元素ZREM key member [member ...]  

升序排序，获得元素的分数的可以在命令尾部加上WITHSCORES参数  

应用：商品销售量；学生排名等  

对指定成员的分数加上增量Increment：zincrby key increment member

5.6 HyoperLogLog命令  

HyperLogLog是一种使用随机化的算法，以少量内存提供集合中唯一元素数量的近似值。

HyperLogLog可以接受多个元素作为输入，并给出输入元素的基数估算值：

  • 基数：集合中不同元素的数量。比如 {‘apple’, ‘banana’, ‘cherry’, ‘banana’, ‘apple’} 的基数就是 3 。

  • 估算值：算法给出的基数并不是精确的，可能会比实际稍微多一些或者稍微少一些，但会控制在合理的范围之内。

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