Redis 简介

Redis 是完全开源免费的，遵守BSD协议，是一个高性能的key - value数据库

Redis与其他key-value缓存产品有以下三个特点：

• Redis支持数据持久化，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

• 性能极高–Redis读的速度是110000次/s, 写的速度是81000次/s 。
  
• 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。
  
• 原子性-Redis的所有操作都是原子性的，意思就是要么成功执行要么失败完全不执行。单个操作是原子性的。多个操作也支持事务，即原子性，通过MULTI和EXEC指令包起来。
  
• 其他特性 - Redis还支持publish/subscribe通知，key过期等特性。
  

Redis 数据类型

Redis支持5种数据类型：string（字符串），hash（哈希），list（列表），set（集合），zset（sorted set：有序集合）

string

string是redis最基本的数据类型。一个key对应一个value。

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

string类型是redis最基本的数据类型，string类型的值最大能存储512MB。

理解：string就像是java中的map一样，一个key对应一个value。

127.0.0.1:6379> sethelloworld

OK

127.0.0.1:6379> gethello

"world"

hash

Redis hash是一个键值对（key-value）集合。

Redis hash是一个string类型的key和value的映射表，hash特别适合用于存储对象。

理解：可以将hash看成一个key-value的集合。也可以将其想成一个hash对应着多个string。

与 string 区别：string是 一个key-value 键值对，而hash是多个key-value 键值对。 // hash-key 可以看成是一个键值对集合的名字,在这里分别为其添加了 sub-key1 : value1、

sub-key2 : value2、sub-key3 : value3 这三个键值对

127.0.0.1:6379> hset hash-key sub-key1 value1

(integer) 1

127.0.0.1:6379> hset hash-key sub-key2 value2

(integer) 1

127.0.0.1:6379> hset hash-key sub-key3 value3

(integer) 1

// 获取 hash-key 这个 hash 里面的所有键值对

127.0.0.1:6379> hgetall hash-key

1) "sub-key1"

2) "value1"

3) "sub-key2"

4) "value2"

5) "sub-key3"

6) "value3"

// 删除 hash-key 这个 hash 里面的 sub-key2 键值对

127.0.0.1:6379> hdel hash-key sub-key2

(integer) 1

127.0.0.1:6379> hget hash-key sub-key2

(nil)

127.0.0.1:6379> hget hash-key sub-key1

"value1"

127.0.0.1:6379> hgetall hash-key

1) "sub-key1"

2) "value1"

3) "sub-key3"

4) "value3"

list

Redis列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。我们可以往列表的左边或者右边添加元素。

127.0.0.1:6379> rpushlist-keyv1

(integer) 1

127.0.0.1:6379> rpushlist-keyv2

(integer) 2

127.0.0.1:6379> rpushlist-keyv1

(integer) 3

127.0.0.1:6379> lrangelist-key 0 -1

1) "v1"

2) "v2"

3) "v1"

127.0.0.1:6379> lindexlist-key 1

"v2"

127.0.0.1:6379> lpoplist

(nil)

127.0.0.1:6379> lpoplist-key

"v1"

127.0.0.1:6379> lrangelist-key 0 -1

1) "v2"

2) "v1"

我们可以看出list就是一个简单的字符串集合，和Java中的list相差不大，区别就是这里的list存放的是字符串。list内的元素是可重复的。

set

redis的set是字符串类型的无序集合。集合是通过哈希表实现的，因此添加、删除、查找的复杂度都是O(1)。 127.0.0.1:6379> saddk1v1

(integer) 1

127.0.0.1:6379> saddk1v2

(integer) 1

127.0.0.1:6379> saddk1v3

(integer) 1

127.0.0.1:6379> saddk1v1

(integer) 0

127.0.0.1:6379> smembersk1

1) "v3"

2) "v2"

3) "v1"

127.0.0.1:6379>

127.0.0.1:6379> sismemberk1k4

(integer) 0

127.0.0.1:6379> sismemberk1v1

(integer) 1

127.0.0.1:6379> sremk1v2

(integer) 1

127.0.0.1:6379> sremk1v2

(integer) 0

127.0.0.1:6379> smembersk1

1) "v3"

2) "v1"

redis的set与java中的set还是有点区别的。

redis的set是一个key对应着多个字符串类型的value，也是一个字符串类型的集合。

但是和redis的list不同的是set中的字符串集合元素不能重复，但是list可以。

Zset

redis zset和set一样都是字符串类型元素的集合，并且集合内的元素不能重复。

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

zset的元素是唯一的，但是分数（score）却可以重复。 127.0.0.1:6379> zaddzset-key 728 member1

(integer) 1

127.0.0.1:6379> zaddzset-key 982 member0

(integer) 1

127.0.0.1:6379> zaddzset-key 982 member0

(integer) 0

127.0.0.1:6379> zrangezset-key 0 -1withscores

1) "member1"

2) "728"

3) "member0"

4) "982"

127.0.0.1:6379> zrangebyscorezset-key 0 800 withscores

1) "member1"

2) "728"

127.0.0.1:6379> zremzset-keymember1

(integer) 1

127.0.0.1:6379> zremzset-keymember1

(integer) 0

127.0.0.1:6379> zrangezset-key 0 -1withscores

1) "member0"

2) "982"

zset是按照分数的大小来排序的。

发布订阅

一般不用Redis做消息发布订阅。

简介

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。

下图展示了频道channel1 ， 以及订阅这个频道的三个客户端——client2、 client5和client1之间的关系： 实例

以下实例演示了发布订阅是如何工作的。在我们实例中我们创建了订阅频道名为redisChat:

127.0.0.1:6379> SUBsCRIBEredisChat

Readingmessages... (pressCtrl-Ctoquit)

1) "subscribe"

2) "redisChat"

现在，我们先重新开启个redis客户端，然后在同一个频道redisChat发布两次消息，订阅者就能接收到消息。

127.0.0.1:6379> PUBLISH redisChat "send message"

(integer) 1

127.0.0.1:6379> PUBLISH redisChat "hello world"

(integer) 1

# 订阅者的客户端显示如下

1) "message"

2) "redisChat"

3) "send message"

1) "message"

2) "redisChat"

3) "hello world"

发布订阅常用命令

自行查阅

事务

redis事务一次可以执行多条命令，服务器在执行命令期间，不会去执行其他客户端的命令请求。

事务中的多条命令被一次性发送给服务器，而不是一条一条地发送，这种方式被称为流水线，它可以减少客户端与服务器之间的网络通信次数从而提升性能。

Redis最简单的事务实现方式是使用MULTI和EXEC命令将事务操作包围起来。

• 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，其余命令依然被执行。也就是说Redis事务不保证原子性。
  
• 在事务执行过程中，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。
  

实例

以下是一个事务的例子， 它先以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> SETbook-name "MasteringC++ in 21 days"

QUEUED

redis 127.0.0.1:6379> GETbook-name

QUEUED

redis 127.0.0.1:6379> SADDtag "C++" "Programming" "MasteringSeries"

QUEUED

redis 127.0.0.1:6379> SMEMBERStag

QUEUED

redis 127.0.0.1:6379> EXEC

1) OK

2) "MasteringC++ in 21 days"

3) (integer) 3

4) 1) "MasteringSeries"

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。

这是官网上的说明 From redis docs on transactions:

It's important to note that even when a command fails, all the other commands in the queue are processed – Redis will not stop the processing of commands.

比如：

redis 127.0.0.1:7000> multi

OK

redis 127.0.0.1:7000> setaaaa

QUEUED

redis 127.0.0.1:7000> setbbbb

QUEUED

redis 127.0.0.1:7000> setcccc

QUEUED

redis 127.0.0.1:7000> exec

1) OK

2) OK

3) OK

如果在set b bbb处失败，set a已成功不会回滚，set c还会继续执行。

Redis 事务命令

下表列出了redis事务的相关命令：

序号命令及描述：

1. DISCARD 取消事务，放弃执行事务块内的所有命令。

2. EXEC 执行所有事务块内的命令。

3. MULTI 标记一个事务块的开始。

4. UNWATCH 取消WATCH命令对所有key的监视。

5. WATCH key [key …]监视一个 (或多个) key ，如果在事务执行之前这个 (或这些) key 被其他命令所改动，那么事务将被打断。

持久化

Redis是内存型数据库，为了保证数据在断电后不会丢失，需要将内存中的数据持久化到硬盘上。

RDB 持久化

将某个时间点的所有数据都存放到硬盘上。

可以将快照复制到其他服务器从而创建具有相同数据的服务器副本。

如果系统发生故障，将会丢失最后一次创建快照之后的数据。

如果数据量大，保存快照的时间会很长。

AOF 持久化

将写命令添加到AOF文件（append only file）末尾。

使用AOF持久化需要设置同步选项，从而确保写命令同步到磁盘文件上的时机。

这是因为对文件进行写入并不会马上将内容同步到磁盘上，而是先存储到缓冲区，然后由操作系统决定什么时候同步到磁盘。

选项同步频率always每个写命令都同步eyerysec每秒同步一次no让操作系统来决定何时同步

• always 选项会严重减低服务器的性能
  
• everysec 选项比较合适，可以保证系统崩溃时只会丢失一秒左右的数据，并且 Redis 每秒执行一次同步对服务器几乎没有任何影响。
  
• no 选项并不能给服务器性能带来多大的提升，而且会增加系统崩溃时数据丢失的数量。
  

随着服务器写请求的增多，AOF文件会越来越大。Redis提供了一种将AOF重写的特性，能够去除AOF文件中的冗余写命令。

复制

通过使用slaveof host port命令来让一个服务器成为另一个服务器的从服务器。

一个从服务器只能有一个主服务器，并且不支持主主复制。

连接过程

1. 主服务器创建快照文件，即RDB文件，发送给从服务器，并在发送期间使用缓冲区记录执行的写命令。
   
2. 快照文件发送完毕之后，开始向从服务器发送存储在缓冲区的写命令。
   
3. 从服务器丢弃所有旧数据，载入主服务器发来的快照文件，之后从服务器开始接受主服务器发来的写命令。
   
4. 主服务器每执行一次写命令，就向从服务器发送相同的写命令。
   

主从链

随着负载不断上升，主服务器无法很快的更新所有从服务器，或者重新连接和重新同步从服务器将导致系统超载。

为了解决这个问题，可以创建一个中间层来分担主服务器的复制工作。中间层的服务器是最上层服务器的从服务器，又是最下层服务器的主服务器。

哨兵

Sentinel（哨兵）可以监听集群中的服务器，并在主服务器进入下线状态时，自动从从服务器中选举出新的主服务器。

分片

分片是将数据划分为多个部分的方法，可以将数据存储到多台机器里面，这种方法在解决某些问题时可以获得线性级别的性能提升。

假设有4个Redis实例R0, R1, R2, R3, 还有很多表示用户的键user:1, user:2, … , 有不同的方式来选择一个指定的键存储在哪个实例中。

• 最简单的是范围分片，例如用户id从0 ~ 1000的存储到实例R0中，用户id从 1001 ~ 2000的存储到实例R1中，等等。但是这样需要维护一张映射范围表，维护操作代价高。
  
• 还有一种是哈希分片。使用CRC32哈希函数将键转换为一个数字，再对实例数量求模就能知道存储的实例。
  

根据执行分片的位置，可以分为三种分片方式：

• 客户端分片：客户端使用一致性哈希等算法决定应当分布到哪个节点。
  
• 代理分片：将客户端的请求发送到代理上，由代理转发到正确的节点上。
  
• 服务器分片：Redis Cluster。