NoSQL之Redis配置与优化

寒_嗷呜
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关系型数据库与非关系型数据库

关系型数据库

关系型数据库是一个结构化的数据库，创建在关系模型（二维表格模型） 基础上，一般面向与记录

SQL语句（标准数据查询语言）就是一种基于关系型数据库的语言，用于执行对关系型数据库中数据的检索和操作

主流的关系型数据库包括Oracle、 MySQL、SQL Server、Microsoft Access、 DB2、PostgreSQL 等

以上数据库在使用的时候必须先建库设计表结构，然后存储数据的时候按表结构去存，如果数据与表结构不匹配就会存储失败

非关系数据库

NoSQL（NotONLYSQL），意思是“不仅仅是SQL”，是非关系型数据库的总称

除了主流的关系型数据库外的数据库，都认为是非关系型

不需要预先建库表定义数据存储表结构，每条记录可以有不同的数据类型和字段个数（比如微信群聊里的文字、图片、视频、音乐等）

主流的NOSQL数据库有Redis、MongBD、Hbase（分布式非关系型数据库，大数据使用）、Memcached、ElasticSearch（简称ES。索引型数据库）、TSDB（时续型数据库）等

关系型数据库与非关系型数据库区别：

（1）数据存储方式不同

它们主要差异是数据存储的方式

关系型数据库天然就是表格式，因此存储在数据表的行和列中，数据表可以彼此关联协作存储，也很容易提取数据

非关系型数据库不适合存储在数据表的行和列中，而是大块组合在一起，非关系数据通常存储在数据集中，就像文档、键值对或者图结构，你的数据及其特性是选择数据存储和提取方式的首要影响因素。（很容易切换数据类型，一个数据集当中有多种数据类型）

（2）扩展方向不同

最大差别可能是在扩展方式上，要支持日益增长的需求当然要扩展

要支持更多并发量，SQL数据库是纵向扩展，也就是提高处理能力，使用速度更快速的计算机，这样处理相同的数据集就更快了。因为数据存储在关系表中，操作的性能瓶颈可能涉及很多个表，这都需要通过提高计算机性能来克服。虽然SQI数据库有很大打展空间，但最终肯定会达到纵向扩展的上限。（数据一般存储在本地的文件系统中。读可以通过读写分离、负载均衡来分摊性能，但读写仍然很消耗IO性能）

NOSQL数据库时横向扩展，因为非关系型数据存储天然就是分布式的，NoSQL数据库的扩展可以通过给资源池添加更多普通的数据库服务器(节点)来分担负载。（数据分布存储在不同服务器上，可以并发地读写，加快效率）

提示：

横向扩展：加服务器（便宜）

纵向扩展：提高硬件配置，比如换更高性能的CPU、加CPU核数、硬盘、磁盘IO、内存条。（除硬盘外，其他需要停机才能加）

（3）对事物性的支持不同

如果数据操作需要高事务性或者复杂数据查询需要控制执行计划，那么传统的SQL数据库从性能和稳定性方面考虑是你的最佳选择。SQL数据库支持对事务原子性细粒度控制，并且易于回滚事务。

虽然NoSQL数据库也可以使用事务操作，但稳定性方面没法和关系型数据库比较，所以它们真正闪亮的价值是在操作的扩展性和大数据量处理方面。

非关系型数据库在事务的处理和稳定性方面，不如关系型数据库。但读写性能好、易于扩展，处理大数据方面占优势。

关系型数据库：特别适合高事务性要求和需要控制执行计划的任务，事务细粒度控制更好。

非关系型数据库：事务控制会稍显弱势，其价值点在于高扩展性和大数据量处理方面。

总结

SQLNoSQL
存储方式二维表格（行，列）数据集（键值对k/V,文档，图结构）
扩展方式纵向扩展（提升硬件计算能力）横向扩展（扩展节点数量）
事物支持SQL事物控制的细粒度更高，更稳定，更易回滚事物

非关系型数据库产生背景

可用于 应对Web2.0纯动态网站类型的三高问题

1、High performance —— 对数据库高并发读写需求

2、Hugestorage —— 对海量数据高效存储与访问需求

3、HighScalability&&HighAvailability —— 对数据库高可扩展性与高可用性需求

关系型数据库和非关系型数据库都有各自的特点与应用场景，两者的紧密结合将会给web2.0的数据库发展带来新的思路。让关系型数据库关注在关系上和对数据的一致性保障，非关系型数据库关注在存储和高效率上。例如，在读写分离的MySQI数据库环境中，可以把经常访问的数据（即高热数据）存储在非关系型数据库中，提升访问速度

总结

关系型数据库

实列 ——> 数据库 ——>表(table) ——> 记录行(row) 、数据字段(column)

非关系型数据库
  • 实例-->数据库-->集合(collection) -->键值对(key-value)
  • 非关系型数据库不需要手动建数据库和集合(表)

Redis简介

Redis (远程字典服务器)是一个 开源的、使用C语言编写的NoSQL 数据库。

Redis 基于内存运行并支持持久化，采用key-value (键值对)的存储形式，是目前分布式架构中不可或缺的一环。

Redis服务器程序是单进程模型，也就是在一台服务器上可以同时启动多个Redis进程，Redis的实际处理速度则是完全依靠于主进程的执行效率。

  • 若在服务器上只运行一个Redis进程，当多个客户端同时访问时，服务器的处理能力是会有一定程度的下降；
  • 若在同一台服务器上开启多个Redis进程，Redis在提高并发处理能力的同时会给服务器的CPU造成很大压力。

即：在实际生产环境中，需要根据实际的需求来决定开启多少个Redis进程。若对高并发要求更高一些，可能会考虑在同一台服务器上开启多个进程。若CPU资源比较紧张，采用单进程即可

Redis具有以下几个优点

1、具有极高的数据读写速度：数据读取的速度最高可达到110000次/s，数据写入速度最高可达到81000次/s

2、支持的数据结构：key-value，支持丰富的数据类型：String、Lists、Hashes、Sets及Sorted Sets等数据类型操作

  • Strings 字符串型

  • Lists 列表型

  • Hashes 哈希（散列）

  • Sets 无序集合

  • Sorted Sets 有序集合（或称zsets）

微信图片_20221104135651.jpg

（redis 也可以做消息队列，可以通过Sorted Sets实现）

3、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

4、原子性：Redis所有操作都是原子性（支持事务，所有操作都作为事务）

5、支持数据备份：即master-salve模式的数据备份（支持主从复制）

Redis的缺点

1、缓存与数据库双写一致性问题

2、缓存雪崩问题

3、缓存击穿问题

4、缓存的并发竞争问题

Redis适用场景

Redis作为基于内存运行的数据库，是一个高性能的缓存，一般应用在session缓存、 队列、排行榜、计数器、最近最热文章、最近最热评论、发布订阅等。

Redis适用于数据实时性要求高、数据存储有过期和淘汰特征的、不需要持久化或者只需要保证弱一致性、逻辑简单的场景

Redis为什么这么快

Redis是一款纯内存结构，避免磁盘I/O等耗时操作（基于内存运行）

Redis命令处理的核心模块为单线程，减少了锁竞争，以及频繁创建线程和消耗线程的代价，减少线程上下文切换的消耗（单线程模型）

采用I/O多路复用机制，大大同时并发效率（epoll模式）

注：
linux系统中有两种I/O类型：磁盘I/O，网络请求I/O。
​
在Redis6.0中新增加的多线程也只是针对处理网络请求过程采用了多线性，而数据的读写命令，仍然是单线程处理的

Redis与memcached比较

MemcachedRedis
类型Key-value数据库Key-value数据库
过期策略支持支持
数据类型单一数据类型五大数据类型
持久性不支持支持
主从复制不支持支持
虚拟内存不支持支持

Redis安装部署

#关闭防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 0
#安装环境依赖包
yum install -y gcc gcc-c++ make
​
#上传软件包并解压
cd /opt/
tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt/
cd /opt/redis-5.0.7/
#开2核编译安装，指定安装路径为/usr/local/redis
make -j2 && make PREFIX=/usr/local/redis install
#由于Redis源码包中直接提供了Makefile 文件，所以在解压完软件包后，不用先执行./configure 进行配置，可直接执行make与make install命令进行安装。
​
#执行软件包提供的install_server.sh 脚本文件，设置Redis服务所需要的相关配置文件
cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
.......#一直回车
​
Please select the redis executable path [] /usr/local/redis/bin/redis-server
#这里默认为/usr/local/bin/redis-server，需要手动修改为/usr/local/redis/bin/redis-server，注意要一次性正确输入
 
 
 ---------------------- 虚线内是注释 ----------------------------------------------------
 Selected config:
 Port: 6379                                      #默认侦听端口为6379
 Config file: /etc/redis/6379.conf               #配置文件路径
 Log file: /var/log/redis_6379.log               #日志文件路径
 Data dir : /var/lib/redis/6379                  #数据文件路径
 Executable: /usr/local/redis/bin/redis-server   #可执行文件路径
 Cli Executable : /usr/local/bin/redis-cli       #客户端命令工具
----------------------------------------------------------------------------------
​
#当install_server.sh 脚本运行完毕，Redis 服务就已经启动，默认监听端口为6379
netstat -natp | grep redis
​
#把redis的可执行程序文件放入路径环境变量的目录中便于系统识别
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/
​
​
#Redis服务控制
/etc/init.d/redis_6379 stop     #停止
/etc/init.d/redis_6379 start    #启动
/etc/init.d/redis_6379 restart  #重启
/etc/init.d/redis_6379 status   #查看状态
​
​
#编辑配置文件，参数
vim /etc/redis/6379.conf
......
70 bind 127.0.0.1 192.168.46.60       #监听的IP地址
93 port 6379                          #监听端口
137 daemonize yes                     #使用守护进程的方式启动，即后台启动 
159 pidfile /var/run/redis_6379.pid   #Redis的进程号保存位置
172 logfile /var/log/redis_6379.log   #日志保存的位置
187 databases 16                      #监听库的数量（编号0-15）
 
/etc/init.d/redis_6379 restart    #重启redis服务

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编辑配置文件/etc/redis/6379.conf

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Redis命令工具

工具作用
redis-server用于启动redis的工具
redis-benchmark用于检测redis在本机的运行效率
redis-check-aof修复AOF持久化文件
redis-check-rdb修复RDB持久化文件
redis-cliredis命令行工具

redis-cil：Redis命令行工具

语法：redis-cli -h host -p port -a password
​
-h：指定远程主机机
-p：指定Redis服务的端口号
-a：指定密码，未设置数据库密码可以省略-a选项
#-a选项若不添加任何选项表示使用127.0.0.1:6379连接本机上的Redis数据库
​
#登录本机
redis-cli
#远程登录
redis-cli -h 192.168.46.30 -p 6379 [-a 密码]

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redis-benchmark 测试工具

redis-benchmark是官方自带的Redis性能测试工具，可以有效的测试Redis服务的性能

基本的测试语法：redis-benchmark [选项] [选项值]
​
 -h：指定服务器主机名。
 -p：指定服务器端口。
 -s：指定服务器 socket
 -c：指定并发连接数。
 -n：指定请求数。
 -d：以字节的形式指定SET/GET值的数据大小。
 -k：l=keep alive 0=reconnect 
 -r：SET/GET/INCR 使用随机key,SADD使用随机值
 -P：通过管道传输<numreg>请求
 -q：强制退出redis，仅显示query/sec值
 --csv：以CSV格式输出
 -l：生成循环,永久执行测试
 -t：仅运行以逗号分隔的测试命令列表
 -I：Idle模式，仅打开N个idle连接并等待

示例1：

向IP地址为192.168.46.30、 端口为6379 的Redis 服务器发送100个并发连接与100000 个请求测试性能

redis-benchmark -h 192.168.46.30 -p 6379 -c 100 -n 100000

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示例2：

测试存取大小为100字节的数据包的性能

redis-benchmark -h 192.168.46.30 -p 6379 -q -d 100

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示例3：

测试本机上Redis 服务在进行 set 与 lpush 操作时的性能

redis-benchmark -t set,lpush -n 100000 -q

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Redis数据库常用命令

命令作用
set存放数据
get获取数据
keys *查看所有的key
key k？查看k开头后面任意一位的数据
exists判断键是否存在（存在1 不存在0）
del删除键
type查看键对应的value值类型
rename key1 key2改名，不管key2是否存在都会改名成功。如果存在，key1的值会覆盖key2得值
renamenx key1 key2改名，若key2不存在，可以改名成功。若key2存在则不进行改名
dbsize查看当前数据库中key的数目

set、get 设置和获取键的值

set：存放数据，命令格式为 set key value 
get：获取数据，命令格式为 get key
​
示例：
redis-cli
set class lisi
get class

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keys 获取键值列表

keys命令可以获取符合规则的键值列表,通常情况可以结合 *、? 等选项来使用

#先创建几个键
127.0.0.1:6379>set k1 1
127.0.0.1:6379>set k2 2
127.0.0.1:6379>set k3 3 
127.0.0.1:6379>set v1 4 
127.0.0.1:6379>set v5 5
127.0.0.1:6379>set v22 6
127.0.0.1:6379>set v33 7
​
127.0.0.1:6379>keys *     #查看当前数据库中所有键
127.0.0.1:6379>keys k*    #查看当前数据库中以k开头的键
127.0.0.1:6379>keys v?    #查看当前数据库中以v开头，后面包含任意一位字符的键
127.0.0.1:6379>keys v??   #查看当前数据库中以v开头，后面包含任意两位字符的键
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exists 判断键是否存在

exists 命令可以判断键是否存在。
​
返回1，表示键存在
返回0，表示键不存在
​
示例：
exists class   #判断class键是否存在，返回1表示存在
exists teacher #判断teacher键是否存在，返回0表示不存在

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del 删除键

del命令可以删除当前数据库的指定key

del k1 ##删除k1键
​
get k1  ##获取k1键
​
exists k1  ##k1键是否存在

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type 查看键存储的数据类型

type 命令可以获取 key 对应的 value 值类型

type k2

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rename 重命名

rename 命令是对已有 key 进行重命名。（覆盖）

  • 使用rename命令进行重命名时，无论目标key是否存在都会进行重命名，且源key的值会覆盖目标key的值。
  • 在实际使用过程中，建议先用exists命令查看目标key 是否存在，然后再决定是否执行rename 命令，以避免覆盖重要数据
命令格式：rename 源key 目标key

示例

keys *
rename v33 v30    #将键v33重命名为v30
keys *
Snipaste_2022-11-06_20-40-40.png

renamenx 会检查目标键名是否已存在

renamenx 命令的作用是对已有key进行重命名，并检测新名是否存在，如果目标key存在则不进行重命名。（不覆盖）

keys *
renamenx v1 k3     #因为k3键存在，所以重命名不成功。返回0表示执行不成功。
renamenx v1 v100     #重命名成功。返回1表示成功
keys *
Snipaste_2022-11-06_20-42-39.png

dbsize查看键数目

dbsize 命令的作用是查看当前数据库中key的数目
​
dbsize      #查看键数目

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设置和清空密码

1、设置和查看密码

使用config set requirepass password命令设置密码。（一旦设置密码，必须先验证通过密码，否则所有操作不可用）

使用 config get requirepass 命令查看密码。

config set requirepass 123456 ##设置密码
config get requirepass ##查看密码
auth 123456                 #验证密码

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redis-cli -h 192.168.46.30 -p 6379 -a 123456
#设置密码后，使用密码登录可以直接操作，不需要二次验证

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2、清空密码

config set requirepass '' ##清空密码

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Redis多数据库操作

Redis 支持多数据库，Redis默认情况下包含16个数据库，数据库名称是用数字0-15来依次命名的。

使用redis-cli连接Redis数据库后，默认使用的是序号为0的数据库。

多数据库相互独立，互不干扰

多数据库间切换select

命令格式：select 序号
​
#使用redis-cli连接Redis数据库后，默认使用的是序号为0的数据库
select 10      #切换至序号为10的数据库
select 0   #切换至序号为0的数据库

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多数据库间移动数据

命令格式：move 键值 序号

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清楚数据库内数据

flushdb：清空当前数据库数据
flushall：清空所有数据库的数据，慎用！！！
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