2.7 键管理
本节将按照单个键、遍历键、数据库管理三个维度对一些通用命令进行介绍。
2.7.1 单个键管理
针对单个键的命令，前面几节已经介绍过一部分了，例如type、del、object、exists、expire等，下面将介绍剩余的几个重要命令。
1.?键重命名
rename key newkey
例如现有一个键值对，键为python，值为jedis：
127.0.0.1:6379> get python
"jedis"
下面操作将键python重命名为java：
127.0.0.1:6379> set python jedis
OK
127.0.0.1:6379> rename python java
OK
127.0.0.1:6379> get python
(nil)
127.0.0.1:6379> get java
"jedis"
如果在rename之前，键java已经存在，那么它的值也将被覆盖，如下所示：
127.0.0.1:6379> set a b
OK
127.0.0.1:6379> set c d
OK
127.0.0.1:6379> rename a c
OK
127.0.0.1:6379> get a
(nil)
127.0.0.1:6379> get c
"b"
为了防止被强行rename，Redis提供了renamenx命令，确保只有newKey不存在时候才被覆盖，例如下面操作renamenx时，newkey=python已经存在，返回结果是0代表没有完成重命名，所以键java和python的值没变：
127.0.0.1:6379> set java jedis
OK
127.0.0.1:6379> set python redis-py
OK
127.0.0.1:6379> renamenx java python
(integer) 0
127.0.0.1:6379> get java
"jedis"
127.0.0.1:6379> get python
"redis-py"
在使用重命名命令时，有两点需要注意：
由于重命名键期间会执行del命令删除旧的键，如果键对应的值比较大，会存在阻塞Redis的可能性，这点不要忽视。
如果rename和renamenx中的key和newkey如果是相同的，在Redis 3.2和之前版本返回结果略有不同。
Redis 3.2中会返回OK：
127.0.0.1:6379> rename key key
OK
Redis 3.2之前的版本会提示错误：
127.0.0.1:6379> rename key key
(error) ERR source and destination objects are the same
2.?随机返回一个键
randomkey
下面示例中，当前数据库有1000个键值对，randomkey命令会随机从中挑选一个键：
127.0.0.1:6379> dbsize
1000
127.0.0.1:6379> randomkey
"hello"
127.0.0.1:6379> randomkey
"jedis"
3.?键过期
2.1节简单介绍键过期功能，它可以自动将带有过期时间的键删除，在许多应用场景都非常有帮助。除了expire、ttl命令以外，Redis还提供了expireat、pexpire、pexpireat、pttl、persist等一系列命令，下面分别进行说明：
expire key seconds：键在seconds秒后过期。
expireat key timestamp：键在秒级时间戳timestamp后过期。
下面为键hello设置了10秒的过期时间，然后通过ttl观察它的过期剩余时间（单位：秒），随着时间的推移，ttl逐渐变小，最终变为-2：
127.0.0.1:6379> set hello world
OK
127.0.0.1:6379> expire hello 10
(integer) 1
#还剩7秒
127.0.0.1:6379> ttl hello
(integer) 7
...
#还剩0秒
127.0.0.1:6379> ttl hello
(integer) 0
#返回结果为-2，说明键hello已经被删除
127.0.0.1:6379> ttl hello
(integer) -2
ttl命令和pttl都可以查询键的剩余过期时间，但是pttl精度更高可以达到毫秒级别，有3种返回值：
大于等于0的整数：键剩余的过期时间（ttl是秒，pttl是毫秒）。
-1：键没有设置过期时间。
-2：键不存在。
expireat命令可以设置键的秒级过期时间戳，例如如果需要将键hello在2016-08-01 00:00:00（秒级时间戳为1469980800）过期，可以执行如下操作：
127.0.0.1:6379> expireat hello 1469980800
(integer) 1
除此之外，Redis 2.6版本后提供了毫秒级的过期方案：
pexpire key milliseconds：键在milliseconds毫秒后过期。
pexpireat key milliseconds-timestamp 键在毫秒级时间戳timestamp后过期。
但无论是使用过期时间还是时间戳，秒级还是毫秒级，在Redis内部最终使用的都是pexpireat。
在使用Redis相关过期命令时，需要注意以下几点。
1）如果expire key的键不存在，返回结果为0：
127.0.0.1:6379> expire not_exist_key 30
(integer) 0
2）如果过期时间为负值，键会立即被删除，犹如使用del命令一样：
127.0.0.1:6379> set hello world
OK
127.0.0.1:6379> expire hello -2
(integer) 1
127.0.0.1:6379> get hello
(nil)
3）persist命令可以将键的过期时间清除：
127.0.0.1:6379> hset key f1 v1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> expire key 50
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl key
(integer) 46
127.0.0.1:6379> persist key
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl key
(integer) -1
4）对于字符串类型键，执行set命令会去掉过期时间，这个问题很容易在开发中被忽视。
如下是Redis源码中，set命令的函数setKey，可以看到最后执行了removeExpire
（db,key）函数去掉了过期时间：
void setKey(redisDb *db, robj *key, robj *val) {
if (lookupKeyWrite(db,key) == NULL) {
dbAdd(db,key,val);
} else {
dbOverwrite(db,key,val);
}
incrRefCount(val);
// 去掉过期时间
removeExpire(db,key);
signalModifiedKey(db,key);
}
下面的例子证实了set会导致过期时间失效，因为ttl变为-1：
127.0.0.1:6379> expire hello 50
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl hello
(integer) 46
127.0.0.1:6379> set hello world
OK
127.0.0.1:6379> ttl hello
(integer) -1
5）Redis不支持二级数据结构（例如哈希、列表）内部元素的过期功能，例如不能对列表类型的一个元素做过期时间设置。
6）setex命令作为set + expire的组合，不但是原子执行，同时减少了一次网络通讯的时间。
有关Redis键过期的详细原理，8.2节会深入剖析。
4.?迁移键
迁移键功能非常重要，因为有时候我们只想把部分数据由一个Redis迁移到另一个Redis（例如从生产环境迁移到测试环境），Redis发展历程中提供了move、dump + restore、migrate三组迁移键的方法，它们的实现方式以及使用的场景不太相同，下面分别介绍。
（1）move
move key db
如图2-26所示，move命令用于在Redis内部进行数据迁移，Redis内部可以有多个数据库，由于多个数据库功能后面会进行介绍，这里只需要知道Redis内部可以有多个数据库，彼此在数据上是相互隔离的，move key db就是把指定的键从源数据库移动到目标数据库中，但笔者认为多数据库功能不建议在生产环境使用，所以这个命令读者知道即可。
（2）dump + restore
dump key
restore key ttl value
dump + restore可以实现在不同的Redis实例之间进行数据迁移的功能，整个迁移的过程分为两步：
1）在源Redis上，dump命令会将键值序列化，格式采用的是RDB格式。
2）在目标Redis上，restore命令将上面序列化的值进行复原，其中ttl参数代表过期时间，如果ttl=0代表没有过期时间。
整个过程如图2-27所示。
有关dump + restore有两点需要注意：第一，整个迁移过程并非原子性的，而是通过客户端分步完成的。第二，迁移过程是开启了两个客户端连接，所以dump的结果不是在源Redis和目标Redis之间进行传输，下面用一个例子演示完整过程。
1）在源Redis上执行dump：
redis-source> set hello world
OK
redis-source> dump hello
"\x00\x05world\x06\x00\x8f<T\x04%\xfcNQ"
2）在目标Redis上执行restore：
redis-target> get hello
(nil)
redis-target> restore hello 0 "\x00\x05world\x06\x00\x8f<T\x04%\xfcNQ"
OK
redis-target> get hello
"world"
上面2步对应的伪代码如下：
Redis sourceRedis = new Redis("sourceMachine", 6379);
Redis targetRedis = new Redis("targetMachine", 6379);
targetRedis.restore("hello", 0, sourceRedis.dump(key));
（3）migrate
migrate host port key|"" destination-db timeout [copy] [replace] [keys key [key ...]]
migrate命令也是用于在Redis实例间进行数据迁移的，实际上migrate命令就是将dump、restore、del三个命令进行组合，从而简化了操作流程。migrate命令具有原子性，而且从Redis 3.0.6版本以后已经支持迁移多个键的功能，有效地提高了迁移效率，migrate在10.4节水平扩容中起到重要作用。
整个过程如图2-28所示，实现过程和dump + restore基本类似，但是有3点不太相同：第一，整个过程是原子执行的，不需要在多个Redis实例上开启客户端的，只需要在源Redis上执行migrate命令即可。第二，migrate命令的数据传输直接在源Redis和目标Redis上完成的。第三，目标Redis完成restore后会发送OK给源Redis，源Redis接收后会根据migrate对应的选项来决定是否在源Redis上删除对应的键。
下面对migrate的参数进行逐个说明：
host：目标Redis的IP地址。
port：目标Redis的端口。
key|""：在Redis 3.0.6版本之前，migrate只支持迁移一个键，所以此处是要迁移的键，但Redis 3.0.6版本之后支持迁移多个键，如果当前需要迁移多个键，此处为空字符串""。
destination-db：目标Redis的数据库索引，例如要迁移到0号数据库，这里就写0。
timeout：迁移的超时时间（单位为毫秒）。
[copy]：如果添加此选项，迁移后并不删除源键。
[replace]：如果添加此选项，migrate不管目标Redis是否存在该键都会正常迁移进行数据覆盖。
[keys key [key ...]]：迁移多个键，例如要迁移key1、key2、key3，此处填写“keys key1 key2 key3”。
下面用示例演示migrate命令，为了方便演示源Redis使用6379端口，目标Redis使用6380端口，现要将源Redis的键hello迁移到目标Redis中，会分为如下几种情况：
情况1：源Redis有键hello，目标Redis没有：
127.0.0.1:6379> migrate 127.0.0.1 6380 hello 0 1000
OK
情况2：源Redis和目标Redis都有键hello：
127.0.0.1:6379> get hello
"world"
127.0.0.1:6380> get hello
"redis"
如果migrate命令没有加replace选项会收到错误提示，如果加了replace会返回OK表明迁移成功：
127.0.0.1:6379> migrate 127.0.0.1 6379 hello 0 1000
(error) ERR Target instance replied with error: BUSYKEY Target key name already exists.
127.0.0.1:6379> migrate 127.0.0.1 6379 hello 0 1000 replace
OK
情况3：源Redis没有键hello。如下所示，此种情况会收到nokey的提示：
127.0.0.1:6379> migrate 127.0.0.1 6380 hello 0 1000
NOKEY
下面演示一下Redis 3.0.6版本以后迁移多个键的功能。
源Redis批量添加多个键：
127.0.0.1:6379> mset key1 value1 key2 value2 key3 value3
OK
源Redis执行如下命令完成多个键的迁移：
127.0.0.1:6379> migrate 127.0.0.1 6380 "" 0 5000 keys key1 key2 key3
OK
至此有关Redis数据迁移的命令介绍完了，最后使用表2-9总结一下move、dump + restore、migrate三种迁移方式的异同点，笔者建议使用migrate命令进行键值迁移。
表2-9 move、dump + restore、migrate三个命令比较
命 令 作用域 原子性 支持多个键
move Redis实例内部 是 否
dump + restore Redis实例之间 否 否
migrate Redis实例之间 是 是
2.7.2 遍历键
Redis提供了两个命令遍历所有的键，分别是keys和scan，本节将对它们介绍并简要分析。
1.全量遍历键
keys pattern
本章开头介绍keys命令的简单使用，实际上keys命令是支持pattern匹配的，例如向一个空的Redis插入4个字符串类型的键值对。
127.0.0.1:6379> dbsize
(integer) 0
127.0.0.1:6379> mset hello world redis best jedis best hill high
OK
如果要获取所有的键，可以使用keys pattern命令：
127.0.0.1:6379> keys *
1) "hill"
2) "jedis"
3) "redis"
4) "hello"
上面为了遍历所有的键，pattern直接使用星号，这是因为pattern使用的是glob风格的通配符：
*代表匹配任意字符。
?代表匹配一个字符。
[]代表匹配部分字符，例如[1,3]代表匹配1,3，[1-10]代表匹配1到10的任意数字。
\x用来做转义，例如要匹配星号、问号需要进行转义。
下面操作匹配以j,r开头，紧跟edis字符串的所有键：
127.0.0.1:6379> keys [j,r]edis
1) "jedis"
2) "redis"
例如下面操作会匹配到hello和hill这两个键：
127.0.0.1:6379> keys h?ll*
1) "hill"
2) "hello"
当需要遍历所有键时（例如检测过期或闲置时间、寻找大对象等），keys是一个很有帮助的命令，例如想删除所有以video字符串开头的键，可以执行如下操作：
redis-cli keys video* | xargs redis-cli del
但是如果考虑到Redis的单线程架构就不那么美妙了，如果Redis包含了大量的键，执行keys命令很可能会造成Redis阻塞，所以一般建议不要在生产环境下使用keys命令。但有时候确实有遍历键的需求该怎么办，可以在以下三种情况使用：
在一个不对外提供服务的Redis从节点上执行，这样不会阻塞到客户端的请求，但是会影响到主从复制，有关主从复制我们将在第6章进行详细介绍。
如果确认键值总数确实比较少，可以执行该命令。
使用下面要介绍的scan命令渐进式的遍历所有键，可以有效防止阻塞。
2.?渐进式遍历
Redis从2.8版本后，提供了一个新的命令scan，它能有效的解决keys命令存在的问题。和keys命令执行时会遍历所有键不同，scan采用渐进式遍历的方式来解决keys命令可能带来的阻塞问题，每次scan命令的时间复杂度是O(1)，但是要真正实现keys的功能，需要执行多次scan。Redis存储键值对实际使用的是hashtable的数据结构，其简化模型如图2-29所示。
那么每次执行scan，可以想象成只扫描一个字典中的一部分键，直到将字典中的所有键遍历完毕。scan的使用方法如下：
scan cursor [match pattern] [count number]
cursor是必需参数，实际上cursor是一个游标，第一次遍历从0开始，每次scan遍历完都会返回当前游标的值，直到游标值为0，表示遍历结束。
match pattern是可选参数，它的作用的是做模式的匹配，这点和keys的模式匹配很像。
count number是可选参数，它的作用是表明每次要遍历的键个数，默认值是10，此参数可以适当增大。
现有一个Redis有26个键（英文26个字母），现在要遍历所有的键，使用scan命令效果的操作如下。第一次执行scan 0，返回结果分为两个部分：第一个部分6就是下次scan需要的cursor，第二个部分是10个键：
127.0.0.1:6379> scan 0
1) "6"
2) 1) "w"
2) "i"
3) "e"
4) "x"
5) "j"
6) "q"
7) "y"
8) "u"
9) "b"
10) "o"
使用新的cursor="6"，执行scan 6：
127.0.0.1:6379> scan 6
1) "11"
2) 1) "h"
2) "n"
3) "m"
4) "t"
5) "c"
6) "d"
7) "g"
8) "p"
9) "z"
10) "a"
这次得到的cursor="11"，继续执行scan 11得到结果cursor变为0，说明所有的键已经被遍历过了：
127.0.0.1:6379> scan 11
1) "0"
2) 1) "s"
2) "f"
3) "r"
4) "v"
5) "k"
6) "l"
除了scan以外，Redis提供了面向哈希类型、集合类型、有序集合的扫描遍历命令，解决诸如hgetall、smembers、zrange可能产生的阻塞问题，对应的命令分别是hscan、sscan、zscan，它们的用法和scan基本类似，下面以sscan为例子进行说明，当前集合有两种类型的元素，例如分别以old:user和new:user开头，先需要将old:user开头的元素全部删除，可以参考如下伪代码：
String key = "myset";
// 定义pattern
String pattern = "old:user*";
// 游标每次从0开始
String cursor = "0";
while (true) {
// 获取扫描结果
ScanResult scanResult = redis.sscan(key, cursor, pattern);
List elements = scanResult.getResult();
if (elements != null && elements.size() > 0) {
// 批量删除
redis.srem(key, elements);
}
// 获取新的游标
cursor = scanResult.getStringCursor();
// 如果游标为0表示遍历结束
if ("0".equals(cursor)) {
break;
}
}
渐进式遍历可以有效的解决keys命令可能产生的阻塞问题，但是scan并非完美无瑕，如果在scan的过程中如果有键的变化（增加、删除、修改），那么遍历效果可能会碰到如下问题：新增的键可能没有遍历到，遍历出了重复的键等情况，也就是说scan并不能保证完整的遍历出来所有的键，这些是我们在开发时需要考虑的。
2.7.3 数据库管理
Redis提供了几个面向Redis数据库的操作，它们分别是dbsize、select、flushdb/flushall命令，本节将通过具体的使用场景介绍这些命令。
1.?切换数据库
select dbIndex
许多关系型数据库，例如MySQL支持在一个实例下有多个数据库存在的，但是与关系型数据库用字符来区分不同数据库名不同，Redis只是用数字作为多个数据库的实现。Redis默认配置中是有16个数据库：
databases 16
假设databases=16，select 0操作将切换到第一个数据库，select 15选择最后一个数据库，但是0号数据库和15号数据库之间的数据没有任何关联，甚至可以存在相同的键：
127.0.0.1:6379> set hello world #默认进到0号数据库
OK
127.0.0.1:6379> get hello
"world"
127.0.0.1:6379> select 15 #切换到15号数据库
OK
127.0.0.1:6379[15]> get hello #因为15号数据库和0号数据库是隔离的，所以get hello为空
(nil)
图2-30更加生动地表现出上述操作过程。同时可以看到，当使用redis-cli -h {ip} -p {port}连接Redis时，默认使用的就是0号数据库，当选择其他数据库时，会有[index]的前缀标识，其中index就是数据库的索引下标。
图2-30 使用select命令切换数据库
那么能不能像使用测试数据库和正式数据库一样，把正式的数据放在0号数据库，测试的数据库放在1号数据库，那么两者在数据上就不会彼此受影响了。事实真有那么好吗
Redis3.0中已经逐渐弱化这个功能，例如Redis的分布式实现Redis Cluster只允许使用0号数据库，只不过为了向下兼容老版本的数据库功能，该功能没有完全废弃掉，下面分析一下为什么要废弃掉这个“优秀”的功能呢 总结起来有三点：
Redis是单线程的。如果使用多个数据库，那么这些数据库仍然是使用一个CPU，彼此之间还是会受到影响的。
多数据库的使用方式，会让调试和运维不同业务的数据库变的困难，假如有一个慢查询存在，依然会影响其他数据库，这样会使得别的业务方定位问题非常的困难。
部分Redis的客户端根本就不支持这种方式。即使支持，在开发的时候来回切换数字形式的数据库，很容易弄乱。
笔者建议如果要使用多个数据库功能，完全可以在一台机器上部署多个Redis实例，彼此用端口来做区分，因为现代计算机或者服务器通常是有多个CPU的。这样既保证了业务之间不会受到影响，又合理地使用了CPU资源。
2.?flushdb/flushall
flushdb/flushall命令用于清除数据库，两者的区别的是flushdb只清除当前数据库，flushall会清除所有数据库。
例如当前0号数据库有四个键值对、1号数据库有三个键值对：
127.0.0.1:6379> dbsize
(integer) 4
127.0.0.1:6379> select 1
OK
127.0.0.1:6379[1]> dbsize
(integer) 3
如果在0号数据库执行flushdb，1号数据库的数据依然还在：
127.0.0.1:6379> flushdb
OK
127.0.0.1:6379> dbsize
(integer) 0
127.0.0.1:6379> select 1
OK
127.0.0.1:6379[1]> dbsize
(integer) 3
在任意数据库执行flushall会将所有数据库清除：
127.0.0.1:6379> flushall
OK
127.0.0.1:6379> dbsize
(integer) 0
127.0.0.1:6379> select 1
OK
127.0.0.1:6379[1]> dbsize
(integer) 0
flushdb/flushall命令可以非常方便的清理数据，但是也带来两个问题：
flushdb/flushall命令会将所有数据清除，一旦误操作后果不堪设想，第12章会介绍rename-command配置规避这个问题，以及如何在误操作后快速恢复数据。
如果当前数据库键值数量比较多，flushdb/flushall存在阻塞Redis的可能性。
所以在使用flushdb/flushall一定要小心谨慎。
