Redis的基本知识，Redis知识

Redis

绪

REmote DIctionary Server(Redis) 是一个由Salvatore Sanfilippo写的key-value存储系统。

远端字典服务器

Redis是一个开源的使用ANSI C语言编写、遵守BSD协议、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API。

BSD协议：BSD 代码鼓励代码共享，但需要尊重代码作者的著作权。BSD由于允许使用者修改和重新发布代码，也允许使用或在BSD代码上开发商业软件发布和销售，因此是对商业集成很友好的协议。

它通常被称为数据结构服务器，因为值（value）可以是 字符串(String), 哈希(Map), 列表(list), 集合(sets) 和 有序集合(sorted sets)等类型。

数据类型：

• string：字符串
• hash：散列
• list：列表
• set：集合
• sorted set：有序集合

简介

Redis与其他key-value缓存产品的特点：

• Redis支持数据的持久化，可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用。
• 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。
• Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。

Redis优势：

• 性能高—读：11万次/秒，取：8.1万次/秒
• 丰富的数据类型
• 原子—redis多个操作也支持事务，即原子性，通过MULTI和EXEC指令包起来。
• 丰富的特性—Redis还支持publish/subscribe，通知key过期等

配置

​ daemonize no

​ pidfile /var/run/redis.pid

​ loglevel verbose

​ save <seconds> <changes>

​ Redis默认配置文件中提供了三个条件：

​ save 900 1

​ save 300 10

​ save 60 10000

​ 分别表示900秒（15分钟）内有1个更改，300秒（5分钟）内有10个更改以及60秒内有10000个更改。

​ rdbcompression yes

​ dbfilename dump.rdb

​ dir ./

​ slaveof <masterip> <masterport>

​ masterauth <master-password>

​ requirepass foobared

​ maxclients 128

​ maxmemory <bytes>

​ appendonly no

​ appendfilename appendonly.aof

​ appendfsync everysec

​ vm-enabled no

​ vm-swap-file /tmp/redis.swap

​ vm-max-memory 0

​ vm-page-size 32

​ vm-pages 134217728

​ vm-max-threads 4

​ glueoutputbuf yes

​ hash-max-zipmap-entries 64

​ hash-max-zipmap-value 512

​ activerehashing yes

​ include /path/to/local.conf

Redis数据类型

• string

string类型是二进制安全的。redis的string可以包含任何数据，比如jpg图片或者序列化的对象。

最基本的数据类型，string类型的值能存储512MB。

• hash

Redis hash 是一个键值(key=>value)对集合。

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。

redis> HMSET myhash field1 "Hello" field2 "World"
"OK"
redis> HGET myhash field1
"Hello"
redis> HGET myhash field2
"World"

• list

Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）。

redis 127.0.0.1:6379> lpush runoob redis
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> lpush runoob mongodb
(integer) 2
redis 127.0.0.1:6379> lpush runoob rabitmq
(integer) 3
redis 127.0.0.1:6379> lrange runoob 0 10
1) "rabitmq"
2) "mongodb"
3) "redis"
redis 127.0.0.1:6379>

• set集合

Redis的Set是string类型的无序集合。

集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是O(1)。

添加一个 string 元素到 key 对应的 set 集合中，成功返回1，如果元素已经在集合中返回 0，如果 key 对应的 set 不存在则返回错误。

• zset(sorted set:有序集合)

不同的是每个元素都会关联一个double类型的分数。

redis正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。

zset的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。

redis 127.0.0.1:6379> > ZRANGEBYSCORE runoob 0 1000

Redis键(key)

命令	描述
DEL key	key存在时删除key
DUMP key	序列化给定的key，并返回被序列化的值
EXISTS key	检查给定的key是否存在
EXPIRE key seconds	为给定key设置过期时间，秒
EXPIREAT key timestamp	为key设置过期时间，EXPIREAT命令接受的事件参数是unix时间戳
PEXPIRE key milliseconds	设置过期时间，毫秒
PEXPIREAT key milliseconds-timestamp	设置过期时间的时间戳，毫秒
KEYS pattern	查找符合pattern的key
MOVE key db	将当前数据库的key移动到给定的数据库中
PERSIST key	移除key的过期时间，key保持持久
PTTL key	以毫秒为单位返回key的剩余过期时间
TTL key	以秒为单位，返回给定key的剩余生存时间
RANDOMKEY	从当前数据库中随机返回一个key
RANAME key newkey	修改key名称
RENAME key newkey	仅当newkey不存在时，将key改为newkey
TYPE key	返回key所存储的值的类型

Redis 哈希(hash)

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。

127.0.0.1:6379>  HMSET runoobkey name "redis tutorial" description "redis basic commands for caching" likes 20 visitors 23000
OK
127.0.0.1:6379>  HGETALL runoobkey
1) "name"
2) "redis tutorial"
3) "description"
4) "redis basic commands for caching"
5) "likes"
6) "20"
7) "visitors"
8) "23000"

Redis 列表(List)

Redis列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）

redis 127.0.0.1:6379> LPUSH runoobkey redis
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> LPUSH runoobkey mongodb
(integer) 2
redis 127.0.0.1:6379> LPUSH runoobkey mysql
(integer) 3
redis 127.0.0.1:6379> LRANGE runoobkey 0 10

1) "mysql"
2) "mongodb"
3) "redis"

Redis集合(set)

Redis 的 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。

Redis 中集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是 O(1)。

添加成功返回1，添加失败返回0.

redis 127.0.0.1:6379> SADD runoobkey redis
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> SADD runoobkey mongodb
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> SADD runoobkey mysql
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> SADD runoobkey mysql
(integer) 0
redis 127.0.0.1:6379> SMEMBERS runoobkey

1) "mysql"
2) "mongodb"
3) "redis"

Redis有序集合(sorted set)

Redis 有序集合和集合一样也是string类型元素的集合,且不允许重复的成员。

不同的是每个元素都会关联一个double类型的分数。redis正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。

有序集合的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。

集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是O(1)。

redis 127.0.0.1:6379> ZADD runoobkey 1 redis
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> ZADD runoobkey 2 mongodb
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> ZADD runoobkey 3 mysql
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> ZADD runoobkey 3 mysql
(integer) 0
redis 127.0.0.1:6379> ZADD runoobkey 4 mysql
(integer) 0
redis 127.0.0.1:6379> ZRANGE runoobkey 0 10 WITHSCORES

1) "redis"
2) "1"
3) "mongodb"
4) "2"
5) "mysql"
6) "4"

Redis HyperLogLog

Redis 在 2.8.9 版本添加了 HyperLogLog 结构。

Redis HyperLogLog 是用来做基数统计的算法，HyperLogLog 的优点是，在输入元素的数量或者体积非常非常大时，计算基数所需的空间总是固定 的、并且是很小的。

在 Redis 里面，每个 HyperLogLog 键只需要花费 12 KB 内存，就可以计算接近 2^64 个不同元素的基 数。这和计算基数时，元素越多耗费内存就越多的集合形成鲜明对比。

但是，因为 HyperLogLog 只会根据输入元素来计算基数，而不会储存输入元素本身，所以 HyperLogLog 不能像集合那样，返回输入的各个元素。

基数：

比如数据集 {1, 3, 5, 7, 5, 7, 8}， 那么这个数据集的基数集为 {1, 3, 5 ,7, 8}, 基数(不重复元素)为5。 基数估计就是在误差可接受的范围内，快速计算基数。

redis 127.0.0.1:6379> PFADD runoobkey "redis"

1) (integer) 1

redis 127.0.0.1:6379> PFADD runoobkey "mongodb"

1) (integer) 1

redis 127.0.0.1:6379> PFADD runoobkey "mysql"

1) (integer) 1

redis 127.0.0.1:6379> PFCOUNT runoobkey

(integer) 3

Redis 发布订阅

Redis 发布订阅(pub/sub)是一种消息通信模式：发送者(pub)发送消息，订阅者(sub)接收消息。

Redis 客户端可以订阅任意数量的频道。

创建订阅频道名为redisChat:

redis 127.0.0.1:6379> SUBSCRIBE redisChat

Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"
2) "redisChat"
3) (integer) 1

然后发布消息，订阅者就能接收到消息。

常用命令：

Redis 事务

Redis 事务可以一次执行多个命令， 并且带有以下两个重要的保证：

• 批量操作在发送 EXEC 命令前被放入队列缓存。
• 收到 EXEC 命令后进入事务执行，事务中任意命令执行失败，其余的命令依然被执行。
• 在事务执行过程，其他客户端提交的命令请求不会插入到事务执行命令序列中。

一个事务从开始到执行会经历以下三个阶段：

• 开始事务。
• 命令入队。
• 执行事务。

先以 MULTI 开始一个事务， 然后将多个命令入队到事务中， 最后由 EXEC 命令触发事务， 一并执行事务中的所有命令：

redis 127.0.0.1:6379> MULTI
OK

redis 127.0.0.1:6379> SET book-name "Mastering C++ in 21 days"
QUEUED

redis 127.0.0.1:6379> GET book-name
QUEUED

redis 127.0.0.1:6379> SADD tag "C++" "Programming" "Mastering Series"
QUEUED

redis 127.0.0.1:6379> SMEMBERS tag
QUEUED

redis 127.0.0.1:6379> EXEC
1) OK
2) "Mastering C++ in 21 days"
3) (integer) 3
4) 1) "Mastering Series"
   2) "C++"
   3) "Programming"

单个 Redis 命令的执行是原子性的，但 Redis 没有在事务上增加任何维持原子性的机制，所以 Redis 事务的执行并不是原子性的。

事务可以理解为一个打包的批量执行脚本，但批量指令并非原子化的操作，中间某条指令的失败不会导致前面已做指令的回滚，也不会造成后续的指令不做。

事务命令：

Redis 脚本

Redis 脚本使用 Lua 解释器来执行脚本。 Redis 2.6 版本通过内嵌支持 Lua 环境。执行脚本的常用命令为 EVAL。

基本语法：

redis 127.0.0.1:6379> EVAL script numkeys key [key ...] arg [arg ...]

示例：

redis 127.0.0.1:6379> EVAL "return {KEYS[1],KEYS[2],ARGV[1],ARGV[2]}" 2 key1 key2 first second

1) "key1"
2) "key2"
3) "first"
4) "second"

Redis链接

Redis 数据备份与恢复

Redis SAVE 命令用于创建当前数据库的备份。

创建备份：

redis 127.0.0.1:6379> SAVE 

该命令将在 redis 安装目录中创建dump.rdb文件。

恢复数据：

如果需要恢复数据，只需将备份文件 (dump.rdb) 移动到 redis 安装目录并启动服务即可。获取 redis 目录可以使用 CONFIG 命令，如下所示：

 redis 127.0.0.1:6379> CONFIG GET dir
1) "dir"
2) "/usr/local/redis/bin"

创建 redis 备份文件也可以使用命令 BGSAVE，该命令在后台执行。

Redis 性能测试

redis-benchmark [option] [option value]

$ redis-benchmark -n 10000  -q

PING_INLINE: 141043.72 requests per second
PING_BULK: 142857.14 requests per second
SET: 141442.72 requests per second
GET: 145348.83 requests per second
INCR: 137362.64 requests per second
LPUSH: 145348.83 requests per second
LPOP: 146198.83 requests per second
SADD: 146198.83 requests per second
SPOP: 149253.73 requests per second
LPUSH (needed to benchmark LRANGE): 148588.42 requests per second
LRANGE_100 (first 100 elements): 58411.21 requests per second
LRANGE_300 (first 300 elements): 21195.42 requests per second
LRANGE_500 (first 450 elements): 14539.11 requests per second
LRANGE_600 (first 600 elements): 10504.20 requests per second
MSET (10 keys): 93283.58 requests per second

多个参数进行性能测试：

$ redis-benchmark -h 127.0.0.1 -p 6379 -t set,lpush -n 10000 -q

SET: 146198.83 requests per second
LPUSH: 145560.41 requests per second

主机为 127.0.0.1，端口号为 6379，执行的命令为 set,lpush，请求数为 10000，通过 -q 参数让结果只显示每秒执行的请求数。

Redis 客户端连接

Redis 通过监听一个 TCP 端口或者 Unix socket 的方式来接收来自客户端的连接，当一个连接建立后，Redis 内部会进行以下一些操作。

• 首先，客户端 socket 会被设置为非阻塞模式，因为 Redis 在网络事件处理上采用的是非阻塞多路复用模型。
• 然后为这个 socket 设置 TCP_NODELAY 属性，禁用 Nagle 算法
• 然后创建一个可读的文件事件用于监听这个客户端 socket 的数据发送

在 Redis2.4 中，最大连接数是被直接硬编码在代码里面的，而在2.6版本中这个值变成可配置的。

maxclients 的默认值是 10000，你也可以在 redis.conf 中对这个值进行修改。

config get maxclients

1) "maxclients"
2) "10000"

实例时服务启动时设置的最大连接数：

redis-server --maxclients 100000

Redis 管道技术

管道技术可以在服务端未响应时，客户端可以继续向服务端发送请求，一次性读取所有服务端的响应。

$(echo -en "PING\r\n SET runoobkey redis\r\nGET runoobkey\r\nINCR visitor\r\nINCR visitor\r\nINCR visitor\r\n"; sleep 10) | nc localhost 6379

+PONG
+OK
redis
:1
:2
:3

redis分区

分区是分割数据到多个Redis实例的处理过程，因此每个实例只保存key的一个子集。

优势：

• 多台计算机的内存和值，更大的数据库
• 多核和多台计算机，扩展计算能力，多台计算机和网络适配器，扩展带宽

不足：

• 多个key的操作是不被支持的。eg.两个set映射到不同的redis实例上，不能对这两个set执行交集操作。
• 涉及多个key的redis事务不能用。
• 分区时，数据处理复杂。需处理多个rdb/aof文件，多个实例和主机备份持久化文件
• 增加删除容量复杂，有一种presharding的技术是有帮助的。

哈希分区：

• 用hash函数将key转换成一个数字
• 对整数取模，将其转化成0-3之间的数字，就能映射到4个实例中的一个了。