一、关系型数据库与非关系型数据库

1.1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，一般面向于记录。
• 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建表设计表结构，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。

1.2非关系型数据库

• NoSQL（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。

• 不需要预先建库建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。

1.3关系型数据库和非关系型数据库区别

（1）数据存储方式不同

关系型和非关系型数据库的主要差异是数据存储的方式。

• 关系型数据天然就是表格式的，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。
• 与其相反，非关系型数据不适合存储在数据表的行和列中，而是大块组合在一起。非关系型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）扩展方式不同

SQL和NoSQL数据库最大的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，也就是说提高处理能力，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）
• 而NoSQL数据库是横向扩展的。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）

小贴士：

• 横向扩展：加服务器。（比较便宜）
• 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）对事务性的支持不同

• 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。

1.4非关系型数据库产生的背景

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。

二、redis介绍

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。

2.1redis具有的几个优点

（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：Strings、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）

（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的。（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）

2.2redis缺点

缓存和数据库双写一致性问题
缓存雪崩问题
缓存击穿问题
缓存的并发竞争问题

3.3redis的适用场景

• 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。

3.4redis为什么这么快

• 基于内存运行，数据读写速度快
• 采用单线程处理数据的读写(减少锁竞争和线程切换的消耗)
• 采用IO多路复用机制(可以让单线程处理多个连接请求，减少网络IO的消耗)

3.5 redis和memcached的比较

四、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 127.0.0.1 192.168.72.60       #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

五、redis命令工具

5.1、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 192.168.72.60 -p 6379 [-a 密码]

5.2redis-benchmark测试工具

 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

六、rdis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
keys 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

6.1 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
 127.0.0.1:6379> set teacher lisi
 OK
 127.0.0.1:6379> get teacher
 "lisi"

6.2 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 v*    #查看当前数据库中以v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

6.3 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。

 127.0.0.1:6379> exists teacher  #判断teacher键是否存在，返回1表示存在
 (integer) 1
 127.0.0.1:6379> exists student  #判断studen键是否存在，返回0表示存在
 (integer) 0

6.4 del 删除键

del 键名

6.5 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。
 127.0.0.1:6379> get k2
 "2"
 127.0.0.1:6379> type k2
 string                      #字符串类型

6.6 renamenx检查目标键名是否存在

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）

6.7 dbsize 查看键数目

 127.0.0.1:6379> dbsize      #查看键数目
 (integer) 11                #一共11个键
 127.0.0.1:6379>

6.8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。

 127.0.0.1:6379> config set requirepass 123456   #设置密码
 OK
 192.168.100.20:6379> config get requirepass
 (error) NOAUTH Authentication required.     #设置密码后，需要先验证密码才能操作其他命令
 127.0.0.1:6379> auth 123456                 #验证密码
 OK
 192.168.100.20:6379> config get requirepass  #查看密码  
 1) "requirepass"
 2) "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
 redis-cli -h 192.168.100.20 -p 6379 -a 123456
 Warning: Using a password with '-a' or '-u' option on the command line interface may not be safe.
 192.168.100.20:6379> get teacher
 "lisi"

2.清空密码 使用 config set requirepass '' 清空密码。

 192.168.100.20:6379> config set requirepass ''   #清空密码
 OK
 192.168.100.20:6379> config get requirepass
 1) "requirepass"
 2) ""                 #密码已为空

七、redis多数据操作

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。

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。
 127.0.0.1:6379>select 10      #切换至序号为10的数据库
 ​
 127.0.0.1:6379[10]>select 15  #切换至序号为15的数据库
 ​
 127.0.0.1:6379[15]>select 0   #切换至序号为0的数据库
 ​
 127.0.0.1:6379[0]>

7.1 多数据之间移动数据

 命令格式：move 键值 序号
 ​
 #示例：
 127.0.0.1:6379> set k1 100    #在数据库0中设置键k1
 OK
 127.0.0.1:6379> get k1        #查看键k1的值，为100
 "100"
 127.0.0.1:6379> select 1       #切换至目标数据库1
 OK  
 127.0.0.1:6379[1]> get k1      #数据库1无法查看到k1的值
 (nil)
 127.0.0.1:6379[1]> select 0    #切换至目标数据库0
 OK
 127.0.0.1:6379> get k1         #查看目标数据是否存在
 "100"
 127.0.0.1:6379> move k1 1      #将数据库0中k1移动到数据库1中
 (integer) 1
 127.0.0.1:6379> select 1       #切换至目标数据库1
 OK
 127.0.0.1:6379[1]> get k1      #查看被移动数据
 "100"
 127.0.0.1:6379[1]> select 0    #切换到数据库0
 OK
 127.0.0.1:6379> get k1         #在数据库0中无法查看到k1的值
 (nil)
 ​

7.2 删除数据库的数据

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

八、redis运维的故障与处理方法

8.1Redis常见运维故障

• 使用 keys* 把库堵死。——建议使用别名把这个命令改名。

• 超过内存使用后,部分数据被删除。——这个有删除策略的,选择适合自己的即可。

• 没开持久化，却重启了实例,数据全掉。——记得非缓存的信息需要打开持久化。

• RDB的持久化需要 Vm.overcommit_memory=1 ，否则会持久化失败。

• 没有持久化情况下,主从,主重启太快,从还没认为主挂的情况下,从会清空自己的数据，人为重启主节点前,先关闭从节点的同步。

8.2redis故障排查

• 结合Redis 监控查看QPS、缓存命中率、内存使用率等信息。

• 确认机器层面的资源是否有异常。

• 故障时及时上机，使用 redis-cli monitor 打印出操作日志，然后分析（事后分析此条失效）。

• 和研发沟通，确认是否有大Key在堵塞（大Key也可以在日常的巡检中获得） 和组内同事沟通，确实是否有误操作。

• 和运维同事、研发一起排查流量是否正常，是否存在被刷的情况。