redis入门

飞天液Joe
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redis简述

redis是用C语言开发的高性能键值对(key-value)数据库，redis数据都是缓存在计算机内存中，因此大大提高了数据读写的速度。

redis数据结构

redis是一种非关系型数据库，而是存储类型为key-value的NOSQL数据库。redis支持5中数据类型分别为：

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

接下来逐个做个介绍

  1. 字符串(String)

字符串类型是redis中最为基础的数据类型，字符串类型value值最大可容纳数据长度512M。下面列举一些常用操作字符串的命令。

  • set key value：设置key值对应的value值，如果该key值存在则覆盖已有的。
127.0.0.1:6379> set name xiaoli
OK
127.0.0.1:6379>
  • get key：获取key的value值。
127.0.0.1:6379> get name
"xiaoli"
127.0.0.1:6379>
  • mget：用来批量获取给定key对应的value。
127.0.0.1:6379> set name xiaoli
OK
127.0.0.1:6379> set age 19
OK
127.0.0.1:6379> mget name age
1) "xiaoli"
2) "19"
  • del key：删除指定的key。
127.0.0.1:6379> del name
(integer) 1
127.0.0.1:6379> get name
(nil)
127.0.0.1:6379>
  • incr key、decr key：将指定的key值进行递增、递减。如果该值不存在则初始化为0，incr操作之后增加为1，decr操作之后减为-1。如果value值不能转换成整型则会报error错误。
127.0.0.1:6379> incr name
(integer) 1
127.0.0.1:6379> incr name
(integer) 2
127.0.0.1:6379> set name xiaoli
OK
127.0.0.1:6379> get name
"xiaoli"
127.0.0.1:6379> incr name
(error) ERR value is not an integer or out of range
  1. 散列表(hash) redis的散列表类型和Map类型相似，为key-value类型，因此特别适合存储对象信息。比如：一个账户(account)中有账号(username)、密码(password)和余额(balances)等。
  • hset key field value：为指定的key设置field/value(键值对)
127.0.0.1:6379> hset account username xiaowu
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hset account password 123456
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hset account balances 1670000
(integer) 1
  • hmset key field value [field2 value2] [...]：为指定的key批量设置field/value(键值对)
127.0.0.1:6379> hmset xiaowang english 130 math 125
OK
  • hgetall key：获取key所有的key-value键值对
127.0.0.1:6379> hgetall xiaowang
1) "english"
2) "130"
3) "math"
4) "125"
  • hget key field：获取key值中field对应的value。
127.0.0.1:6379> hget xiaowang math
"125"
  • hmget key field [field2] [field3]:批量获取key值中field对应的value。
127.0.0.1:6379> hmget xiaowang english math
1) "130"
2) "125"
  1. 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）

  • lpush key value[value2 value3 ...]：在key关联的list头部添加一个或多个value值。
127.0.0.1:6379> lpush language c java python ruby
(integer) 4
127.0.0.1:6379> lrange language 0 3
1) "ruby"
2) "python"
3) "java"
4) "c"
  • rpush key value[value2 value3 ...]：在key关联的list尾部添加一个或多个value值。
127.0.0.1:6379> rpush server tomcat weblogic jboss websphere
(integer) 4
127.0.0.1:6379> lrange server 0 4
1) "tomcat"
2) "weblogic"
3) "jboss"
4) "websphere"
  • lrange key start end：上面两个案例用过了，获取list从start到end的所有值。
  • lpop key：返回并弹出list中头部的值。如果key不存在则nil。弹出后该值就不再list中了。
127.0.0.1:6379> rpush server tomcat weblogic jboss websphere
(integer) 4
127.0.0.1:6379> lrange server 0 4
1) "tomcat"
2) "weblogic"
3) "jboss"
4) "websphere"
127.0.0.1:6379> lpop server
"tomcat"
  • rpop key：返回并弹出list中头部的值。。弹出后该值就不再list中了。
127.0.0.1:6379> lrange language 0 4
1) "ruby"
2) "python"
3) "java"
4) "c"
127.0.0.1:6379> rpop language
"c"
  • llen key：获取指定的list中数据长度
127.0.0.1:6379> llen language
(integer) 3
  1. 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)。

  • sadd key value[value2 value3]：向set中添加值，如果值存在，则不会添加。
127.0.0.1:6379> sadd course chinese math english
(integer) 3
127.0.0.1:6379> sadd course english
(integer) 0 //english 已经存在不会添加
  • srem key value[value2 value3]：删除set中指定的成员。
127.0.0.1:6379> srem course english
(integer) 1
  • smembers key：
127.0.0.1:6379> smembers course
1) "chinese"
2) "math"
  • sismember key member：判断指定的成员是否在set中,1表示存在；0表示不存在或key值不存在。
127.0.0.1:6379> sismember course chinese
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sismember course english
(integer) 0
  1. 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)。

  • zadd key score mumber[score2 mumber2 score3 mumber3]：
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"

keys通用操作

  1. keys pattern：获取所有pattern匹配的key，如果是 * 一个或多个字符；?匹配一个字符。
127.0.0.1:6379> keys *
1) "server"
2) "course"
3) "account"
4) "source"
5) "age"
6) "language"
  1. del key1 key2：删除指定的key。
127.0.0.1:6379> del age
(integer) 1
  1. exists key：判断key是否存在，1表示存在；0表示不存在
127.0.0.1:6379> exists name
(integer) 0
127.0.0.1:6379> exists server
(integer) 1
  1. rename key newkey：key重命名
127.0.0.1:6379> rename account oaccount
OK
127.0.0.1:6379> keys *
1) "server"
2) "course"
3) "oaccount"
4) "source"
5) "language"
  1. expire key times设置key的过期时间，单位为秒。
127.0.0.1:6379> expire age 100
(integer) 0
  1. type key：获取key数据类型，以字符串形式返回
127.0.0.1:6379> type server
list
127.0.0.1:6379> type course
set

redis发布订阅

subscribe channel：         订阅频道
publish channel content：   在指定频道发布消息

redis事务

和众多其他数据库一样，redis作为NoSQL数据库也同样提供了事务机制。在redis中，MULTI/EXEC/DISCARD这三个命令是我们实现事务的基石。

redis事务特征

  1. 在事务中所有的命令都会被串行化的顺序执行，事务执行期间redis不会再为其他客户端的请求提供任何服务，保证了事务中所有命令被原子地执行。
  2. 和关系型数据库中的事务相比，在redis事务中如果有一条命令执行失败，其后的命令仍然会被继续执行。
  3. 可以通过MULTI命令开启一个事务，相当于关系型数据库的"BEGIN TRANSACTION"语句。在该语句之后执行的命令都将视为事务之内的操作，最后通过执行EXEC/DISCARD命令来提交/回滚该事务内的所有操作。这两个Redis命令相当于"COMMIT/ROLLBACK"语句。
  4. 在事务开启之前，如果客户端与服务器之间出现通讯故障导致网络断开，其后所有待执行的操作都不会被服务器所执行。但若网络中断时间是发生在客户端执行EXEC命令之后的，该事务所与命令都会被服务器执行。
  5. 当使用Append-Only模式时，Redis或通过调用系统函数write将该事务内的所有操作在本次调用中全部写入磁盘。然而如果在写入的过程中出现系统崩溃，如电源故障导致的宕机，那么此时也许只有部分数据被写入磁盘，而另外一部分数据却已丢失。Redis服务器会在重启时执行一系列必要的一致性检测，一旦发现类似问题，将立即退出并给出相应错误信息提示。此时应充分利用Redis工具包中提供的redis-check-aof工具，帮助定位数据一致性的错误，并将写入的部分数据进行回滚。然后再重启Redis服务器。
  • multi：开启事务，用于标记事务的开始，其后执行的命令将被存入命令队列，直至执行exec命令。
  • exec：提交事务，类似"commit"。
  • discard：回滚事务，类似"rollback。"

redis cas功能

在Redis的事务中，WATCH命令可用于提供CAS(check-and-set)功能。假设我们通过WATCH命令在事务执行之前监控了多个Keys，倘若在WATCH之后有任何Key的值发生了变化，EXEC命令执行的事务都将被放弃，同时返回Null multi-bulk应答以通知调用者事务执行失败。例如，我们再次假设Redis中并未提供incr命令来完成键值的原子性递增，如果要实现该功能，我们只能自行编写相应的代码。其伪码如下：

val = GET mykey
val = val + 1
SET mykey $val

以上代码只有在单连接的情况下才可以保证执行结果是正确的，因为如果在同一时刻有多个客户端在同时执行该段代码，那么就会出现多线程程序中经常出现的一种错误场景--竞态争用(race condition)。比如，客户端A和B都在同一时刻读取了mykey的原有值，假设该值为10，此后两个客户端又均将该值加一后set回Redis服务器，这样就会导致mykey的结果为11，而不是我们认为的12。为了解决类似的问题，我们需要借助WATCH命令的帮助，见如下代码：

WATCH mykey
val = GET mykey
val = val + 1
MULTI
SET mykey $val
EXEC

和此前代码不同的是，新代码在获取mykey的值之前先通过WATCH命令监控了该键，此后又将set命令包围在事务中，这样就可以有效的保证每个连接在执行EXEC之前，如果当前连接获取的mykey的值被其它连接的客户端修改，那么当前连接的EXEC命令将执行失败。这样调用者在判断返回值后就可以获悉val是否被重新设置成功。

redis持久化

redis的持久化方式有俩种，持久化策略有4种：

  • RDB（数据快照模式），定期存储，保存的是数据本身，存储文件是紧凑的
  • AOF（追加模式），每次修改数据时，同步到硬盘(写操作日志)，保存的是数据的变更记录
  • 如果只希望数据保存在内存中的话，俩种策略都可以关闭
  • 也可以同时开启俩种策略，当Redis重启时，AOF文件会用于重建原始数据

RDB

RDB定时备份内存中的数据集。服务器启动的时候，可以从 RDB 文件中恢复数据集。

优点

  • 存储的文件是紧凑的
  • 适合用于备份，方便恢复不同版本的数据
  • 适合于容灾恢复，备份文件可以在其他服务器恢复
  • 最大化了Redis的性能，备份的时候启动的是子线程，父进程不需要执行IO操作
  • 数据保存比AOF要快

缺点

  • 如果Redis因为没有正确关闭而停止工作是，到上个保存点之间的数据将会丢失
  • 由于需要经常fork子线程来进行备份操作，如果数据量很大的话，fork比较耗时，如果cpu性能不够，服务器可能是卡顿。属于数据量大的时候，一个服务器不要部署多个Redis服务。

创建快照有以下5种形式：

  1. 客户端发送BGSAVE指令，服务端会fork一条子线程将快照写入磁盘
  2. 客户端发送SAVE指令，服务端在主线程进行写入动作。一般不常使用，一般在内存不够去执行BGSVAE的时候才用
  3. 设置了SAVE配置项，如SAVE 300 100，那么当“300秒内有100次写入”时，Redus会自动触发BGSAVE命令。如果有多个配置项，任意一个满足，都会触发备份
  4. Redis通过SHUTDOWN命令接收到关闭服务器的请求、或者TERM信号时，会执行SAVE命令，这时候会阻塞所有客户端，不在执行客户端发送的任何命令
  5. 当一个Redis服务器连接另外一个Redis服务器，并像对方发送SYNC命令开始一次复制操作时，如果主服务器目前没有在执行BGSAVE操作，或者主服务器刚刚执行完，那么主服务器就会执行GBSAVE

AOF(append only file)

AOF记录服务器的所有写操作。在服务器重新启动的时候，会把所有的写操作重新执行一遍，从而实现数据备份。当写操作集过大（比原有的数据集还大），Redis 会重写写操作集。

优点

  • 使用AOF模式更加的灵活，因为可以有不同的fsync策略
  • AOF是一个日志追加文件，所有不需要定位，就算断电也没有损坏问题，哪怕文件末尾是一个写到一半的命令，redus-check-aof工具也可以很轻易的修复
  • 当AOF文件很大的，Redis会自动在后台进行重写。重写是决对安全的，因为Redis是继续往旧的文件里面追加，使用创建当前数据集所需的最小操作集合来创建一个全新的文件，一旦创建完成，Redis就会切换到新文件，开始往新文件进行追加操作
  • AOF包含一个又一个的操作命令，易于理解和解析

缺点

  • 对于同样的数据集，AOF文件通常要大于RDB文件
  • AOF可能比RDB要慢，这取决于fsync策略。通常fsync设置为每秒一次的话性能仍然很高，如果关闭sfync，即使在很高的负载下也和RDB一样快。不过，即使在很大的写负载情况下，RDB还是能提供很好的最大延迟保证
  • AOF1通过递增的方式更新数据，而RDB快照是从头开始创建，RDB会更健壮和稳定（所以适用于备份）
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