簡介

Redis是一個開源的高性能鍵值對數(shù)據(jù)庫，基于內(nèi)存且可持久化的日志，所以通常也說內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，提供多種鍵值數(shù)據(jù)類型能夠適應不同的存儲需求，所以這兩塊構(gòu)成了Redis強大的基礎，基于內(nèi)存的高性能和支持多種數(shù)據(jù)類型的高可用。

可執(zhí)行文件

• redis-server：Redis服務器
• redis-cli：Redis命令行客戶端
• redis-benchmark：Redis性能測試工具
• redis-check-aof：AOF文件修復工具
• redis-check-dump：RDB文件檢查工具

啟動和停止

• 直接啟動：適用開發(fā)環(huán)境
  redis-server，默認使用6379端口，可以通過--port參數(shù)指定端口號
• 初始化腳本啟動：生產(chǎn)環(huán)境
  Redis源代碼目錄utils文件中有一個redis_init_script的初始化腳本文件，使用腳本啟動需要配置Redis的運行方式和持久化文件、日志文件的存儲位置等。
• 停止：強制終止進程可能會導致數(shù)據(jù)丟失，通常是像Redis發(fā)送SHUTDOWN命令，kill進程的PID效果一樣。
  redis-cli SHUTDOWN

多數(shù)據(jù)庫

Redis默認支持16個數(shù)據(jù)庫，可以通過配置參數(shù)databases來修改。Redis不支持自定義數(shù)據(jù)庫名字，也不支持為不同庫設置訪問密碼，都是以編號來命名的0~15，所以數(shù)據(jù)庫之間并不完全隔離。所以注意不同的應用要使用不同的Redis實例存儲數(shù)據(jù)。

5種數(shù)據(jù)類型

• [string] 字符串類型：最基本的數(shù)據(jù)類型，能存儲任何形式的字符串，包括二進制數(shù)據(jù)，允許最大容量是512MB

• [string] 常用命令

  • [set/get] 賦值與取值
  • [incr] 遞增數(shù)字
  • [incrby] 增加指定的整數(shù)，通過參數(shù)增加指定的數(shù)值
  • [decr] 減少指定的整數(shù)
  • [incrbyfloat] 增加指定的浮點數(shù)
  • [append] 向尾部追加值
  • [strlen] 獲取字符串長度
  • [mget/mset] 同時獲得/設置多個鍵值
  • [getbit/setbit/bitcount/bitop] 位操作

• [hash] 散列類型：字典結(jié)構(gòu)以鍵值對的形式存儲數(shù)據(jù)，可以包含2³²-1個字段

• [hash] 常用命令

  • [hset/hget] 賦值與取值
  • [hexists] 判斷字段是否存在
  • [hsetnx] 當字段不存在時賦值
  • [hincrby] 增加數(shù)字
  • [hdel] 刪除字段
  • [hkeys/hvalus] 只獲取字段名或字段值
  • [hlen] 獲取字段數(shù)量

• [list] 列表類型：存儲一個有序的字符串列表，常用的操作是向列表兩端添加元素，或者獲得列表的某一個片段，一個列表最多容納2³²-1個元素

• [list] 常用命令

  • [lpush/rpush] 向列表兩端增加元素
  • [lpop/rpop] 從列表兩端彈出元素
  • [llen] 獲取列表中元素的個數(shù)
  • [lrange] 獲取列表片段
  • [lrem] 刪除列表中指定的值
  • [lindex/lset] 獲得/設置指定索引的元素值
  • [ltrim] 只保留列表指定片段
  • [linsert] 向列表中插入元素
  • [rpoplpush] 將元素從一個列表轉(zhuǎn)到另一個列表

• [set] 集合類型：和列表類型的區(qū)別就是無序且去重

• [set] 常用命令

  • [sadd/srem] 增加/刪除元素
  • [smembers] 獲得集合中的所有元素
  • [sismember] 判斷元素是否在集合中
  • [sdiff/sinter/sunion] 集合間運算
  • [scard] 獲得集合中元素個數(shù)
  • [sdiffstore/sinterstore/sunionstore] 進行集合運算并將結(jié)果存儲
  • [srandmember] 隨機獲得集合中的元素
  • [spop] 從集合中彈出一個元素

• [sorted set] 有序集合類型：和集合類型的區(qū)別就在于有序

• [sorted set] 常用命令

  • [zadd] 增加元素
  • [zscore] 獲得元素的分數(shù)，也可做為判斷是否存在
  • [zrange/zreverange] 獲得排名在某個范圍的元素列表
  • [zrangebyscore] 獲得指定分數(shù)范圍的元素
  • [zincrby] 增加某個元素的分數(shù)
  • [zcard] 獲得集合中元素的數(shù)量
  • [zcount] 獲得指定分數(shù)范圍內(nèi)的元素個數(shù)
  • [zremrangebyrank] 按照排名范圍刪除元素
  • [zremrangebyscore] 按照分數(shù)范圍刪除元素
  • [zrank/zrevrank] 獲得元素的排名
  • [zinterstore] 計算有序集合的交集

其它應用場景

Redis不單單可以應用在緩存、數(shù)據(jù)庫、消息隊列等方面，根據(jù)本身的結(jié)構(gòu)和設計在一些其它的方面也有很好的體現(xiàn)，這里舉例幾個場景。

1. 統(tǒng)計活躍/在線用戶：可以通過bitmap實現(xiàn)，能降低內(nèi)存的空間，包括可以使用bitop、bitcount做計算統(tǒng)計。
2. 隊列：基于list類型，可以實現(xiàn)隊列。
3. 消息通知：利用Redis的pub/sub模式，實現(xiàn)訂閱/通知，但是不支持分組。
4. 延時隊列：基于zset類型，因為zset是通過score屬性來排序的，這樣的話可以通過設置score為時間，輪詢的方式來檢測消費刪除。
   redis的應用場景特別多，大多數(shù)應用場景是根據(jù)redis所支持的數(shù)據(jù)類型延伸出來的，包括還能通過redis的原子性操作、自增、過期時間等等實現(xiàn)分布式鎖。

事務

Redis中的事務(transaction)是一組命令的集合，Redis保證一個事務中的所有命令要么都執(zhí)行，要么都不執(zhí)行。 Redis事務不支持關系數(shù)據(jù)庫事務提供的回滾(rollback)功能。
過程：mulit-----待執(zhí)行命令----exec

錯誤處理

1. 語法錯誤：事務中只要有一個命令有語法錯誤，執(zhí)行exec后就會直接返回錯誤，語法正確的命令也不會執(zhí)行。
2. 運行錯誤：執(zhí)行時錯誤，如散列類型命令操作集合類型的鍵，這種錯誤執(zhí)行前redis是無法發(fā)現(xiàn)的，所以出現(xiàn)這類錯誤，事務中其它命令會繼續(xù)執(zhí)行。

WATCH命令
監(jiān)視一個(或多個) key ，監(jiān)控一直持續(xù)到exec命令（事務中的命令是在exec之后才執(zhí)行的，所以在mulit命令后可以修改watch監(jiān)控的鍵值），如果在事務執(zhí)行之前這個(或這些) key 被其他命令所改動，那么事務將被打斷。

UNWATCH
取消 WATCH命令對所有 key 的監(jiān)視。如果在執(zhí)行 WATCH命令之后， exec命令或 discard命令先被執(zhí)行了的話，那么就不需要再執(zhí)行 UNWATCH了。
因為 exec命令會執(zhí)行事務，而discard取消事務的同時也會取消對所有key的監(jiān)視。

DISCARD
取消事務，放棄執(zhí)行事務塊內(nèi)的所有命令。

EXPIRE生存時間

在Redis中可以使用expire命令設置一個鍵的生存時間，到時間后Redis會自動刪除它。
命令格式：expire key seconds，seconds參數(shù)表示鍵的生存時間，單位為秒。
取消使用persist命令

訪問頻率限制

通過使用incr命令遞增鍵值來描述次數(shù)，通過設置生存時間來自動刪除，從而達到限制訪問的頻率，同時為了保證建立鍵和為鍵設置生存時間一起執(zhí)行(避免某些問題導致中間推出，避免未能設置生存時間而變成永久鍵)，可以把事務也引用進來。

//偽代碼
isKeyExists = EXISTS limiting:IP
if isKeyExists is 1
   times = INCR limiting:ip
   if times >100
      print 訪問頻率超過限制
      exit
   else
      MULTI
      INCR limiting:ip
      EXPIRE keyName ，60
      exit

實現(xiàn)緩存

上面說到使用expire命令來設置了生存時間，就可以用來滿足緩存實現(xiàn)的要求，但是為了提高緩存的命用率以及更合理的使用內(nèi)存資源，需要讓Redis按照一定的規(guī)則淘汰不需要的緩存鍵
淘汰規(guī)則

排序

前面說到了列表類型，有序集合類型都是滿足有序的，這里講講怎么完成排序。
sort命令
sort命令可以對列表類型、集合類型和有序集合類型的鍵進行排序，還可以通過ALPHA參數(shù)實現(xiàn)按照字典順序排列，DESC參數(shù)倒序等。
by參數(shù)
如果提供了by參數(shù)，sort命令將不再依據(jù)元素自身的值進行排序，而是對每個元素使用元素的值替換參考鍵中的第一個“*”并獲取其值，然后依據(jù)該值對元素排序

## 鍵名->字段名
sort tag:posts by  post:*->time desc

get參數(shù)
get參數(shù)不影響排序，它的作用是使sort命令的返回結(jié)果不再是元素自身的值，而是get參數(shù)中指定的鍵值。
store參數(shù)
默認情況下sort會直接返回排序結(jié)果，如果希望保存結(jié)果，需要使用store參數(shù)
性能優(yōu)化
sort是redis種最強大最復雜的命令之一，時間復雜度是O(n+mlogm)，n表示排序的元素個數(shù)，m表示返回的元素個數(shù)。

1. 盡可能減少待排序鍵中元素的數(shù)量，n盡可能小。
2. 使用limit參數(shù)只獲取需要的數(shù)據(jù)，m盡可能小。
3. 如果要排序的數(shù)據(jù)數(shù)量較大，盡可能使用store參數(shù)將結(jié)果緩存。

消息

任務隊列
說到隊列通常使用的是Redis的列表類型，使用lpush和rpop命令實現(xiàn)隊列。只需要讓生產(chǎn)者將任務使用lpush命令加入到某個鍵中，另一邊讓消費者不斷使用rpop命令從該鍵中取出任務即可。
優(yōu)先級隊列
可以通過brpop命令來解決，brpop可以同時接收多個鍵，意義是同時檢測多個鍵，如果所有鍵都沒有元素則阻塞，如果其中有一個鍵有元素則會從該鍵中彈出元素，如果多個鍵都有元素則按照從左到右的順序去第一個鍵中的元素。借此特性可以實現(xiàn)區(qū)分優(yōu)先級的任務隊列。
發(fā)布/訂閱
Redis提供了一組命令可以讓開發(fā)者實現(xiàn)發(fā)布/訂閱(publish/subscribe)模式。該模式包含了兩種角色，發(fā)布者和訂閱者；可以用來實現(xiàn)消息通知等。
訂閱者可以訂閱一個或者若干個頻道(channel)，而發(fā)布者可以向指定的頻道發(fā)送消息，訂閱該頻道都會收到此消息。
管道
客戶端和Redis使用TCP協(xié)議連接，無論是發(fā)送命令還是返回執(zhí)行結(jié)果都需要經(jīng)過網(wǎng)絡傳輸，如果執(zhí)行的命令較多，延時的累加起來對性能還是有一定影響。
管道(pipelining)可以一次性發(fā)送多條命令并在執(zhí)行完后一次性將結(jié)果返回。

優(yōu)化空間

1. 精簡鍵名和鍵值
2. 內(nèi)部編碼優(yōu)化

持久化

Redis支持兩種方式的持久化，RDB方式、AOF方式，可單獨使用，也可兩者結(jié)合使用。

1. RDB：通過快照(snapshotting)完成的，當符合一定條件時Redis自動將內(nèi)存中的所有數(shù)據(jù)進行快照并存儲到硬盤。由用戶在配置文件中自定義，兩個參數(shù)構(gòu)成：時間和改動的鍵個數(shù)；指定時間內(nèi)更改的鍵大于這個數(shù)值就會進行快照。默認采用這種持久化方式
缺點是定時持久化
2. AOF：通過appendonly參數(shù)開啟，開啟后每執(zhí)行一條更改的命令，會將該命令寫入硬盤的AOF文件，AOF方式是將執(zhí)行過的寫指令記錄下來，在數(shù)據(jù)恢復時按照從前到后的順序再將指令都執(zhí)行一遍。AOF文件位置和RDB文件的位置相同，都是通過dir參數(shù)設置，將緩存內(nèi)容同步到硬盤中默認情況下采用everysec規(guī)則，即每秒執(zhí)行一次同步操作，always表示每次寫入都執(zhí)行同步，最安全也最慢，no表示不主動進行同步而交由操作系統(tǒng)(默認30秒一次)，都是通過appendfsync參數(shù)設置。
3. 備份/恢復：通過save命令就能生成dump.rdb文件，如果要恢復的話，把文件copy到安裝文件目錄下，啟動服務就可以了，可以通過config get dir查看目錄地址。

多機數(shù)據(jù)庫

主要是適用于大型分布式場景

1. 復制：簡潔來說就是主從復制，主數(shù)據(jù)庫(master)，從數(shù)據(jù)庫(slave)；主數(shù)據(jù)庫可以進行讀寫操作，發(fā)生寫操作時候同步給從數(shù)據(jù)庫，從數(shù)據(jù)庫一般只負責讀。

• 使用復制功能很簡單，在配置文件中加入“slaveof 主數(shù)據(jù) ip 主數(shù)據(jù)庫端口”即可。
• 當從數(shù)據(jù)庫啟動后，會向主數(shù)據(jù)庫發(fā)送sync命令，主數(shù)據(jù)庫接收后開始后臺保存快照及期間接收的命令緩存起來，快照完成后，將快照文件和緩存的命令發(fā)送給從數(shù)據(jù)庫。從數(shù)據(jù)庫接收會載入快照文件及執(zhí)行緩存命令。不支持斷點續(xù)傳。
• 基于復制可以實現(xiàn)讀寫分離，以及可以通過主從切換來提高數(shù)據(jù)庫的高可用。比如設置主禁用持久化，從開啟持久化，主數(shù)據(jù)庫掛掉后，可以把從數(shù)據(jù)庫提升為主數(shù)據(jù)庫，主數(shù)據(jù)庫重啟后設置為從數(shù)據(jù)庫即可將數(shù)據(jù)同步過來。這樣能保證數(shù)據(jù)不會丟失。

2. sentinel：哨兵，Redis的高可用解決方案之一，由一個或多個sentinel實例組成的sentinel系統(tǒng)可以監(jiān)視多個主服務器，以及這些主服務器下的所有從服務器，主服務器下線后自動將下屬某個從服務器升級為新的主服務器。
3. 集群：Redis提供的分布式數(shù)據(jù)庫方案，集群通過分片(sharding)來進行數(shù)據(jù)共享，并提供復制和故障轉(zhuǎn)移功能。

• 客戶端數(shù)據(jù)分片，基于客戶端hash計算key的節(jié)點位置，可以降低服務端的集群復雜度，但是服務器集群資源難以管理，并且動態(tài)增刪節(jié)難以實現(xiàn)，運維性差。

• 服務端數(shù)據(jù)分配(路由)，有服務端來計算key的位置，客戶端發(fā)送請求到任意節(jié)點，服務端接收請求后會將查詢請求發(fā)送到正確的節(jié)點上執(zhí)行。開源方案：redis-cluster，內(nèi)置數(shù)據(jù)自動分片機制，key的落點是通過一致性hash計算所在落點位置，以slot為單位，一共是一萬六千多個slot，關于負載，節(jié)點之間是可以遷移數(shù)據(jù)的，以slot為單位的遷移，但不是自動，需要外部命令觸發(fā)，關于高可用，集群中采用主從，主宕機后會把從提升為主，但如果沒有設置從，會導致這個節(jié)點的讀寫服務不可用。

  
  
  路由方式
• 使用代理方式(proxy)，客戶端通過連接代理，代理計算出節(jié)點位置，并把請求發(fā)送到對應的集群節(jié)點，但是代理需要維護集群的節(jié)點信息，雖然解耦了，但會增加結(jié)構(gòu)的復雜度和運維的難度。

部分配置參數(shù)列表

結(jié)語

有很多還不夠完善，未完待續(xù)吧~~~
個人博客~
簡書~