Redis配置与优化

Giggty
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缓存概念

缓存是为了调节速度不一致的两个或多个不同的物质的速度，在中间对速度较慢的一方起到加速作用，比如CPU的一级、二级缓存是保存了CPU最近经常访问的数据，内存是保存CPU经常访问硬盘的数据，而且硬盘也有大小不一的缓存，甚至是物理服务器的raid 卡有也缓存，都是为了起到加速CPU 访问硬盘数据的目的，因为CPU的速度太快了，CPU需要的数据由于硬盘往往不能在短时间内满足CPU的需求，因此CPU缓存、内存、Raid 卡缓存以及硬盘缓存就在一定程度上满足了CPU的数据需求，即CPU 从缓存读取数据可以大幅提高CPU的工作效率。

系统缓存

buffer与cache：

  • buffer： 缓冲也叫写缓冲，一般用于写操作，可以将数据先写入内存再写入磁盘，buffer 一般用于写缓冲，用于解决不同介质的速度不一致的缓冲，先将数据临时写入到里自己最近的地方，以提高写入速度，CPU会把数据先写到内存的磁盘缓冲区，然后就认为数据已经写入完成看，然后由内核在后续的时间在写入磁盘，所以服务器突然断电会丢失内存中的部分数据。

  • cache： 缓存也叫读缓存，一般用于读操作，CPU读文件从内存读，如果内存没有就先从硬盘读到内存再读到CPU，将需要频繁读取的数据放在里自己最近的缓存区域，下次读取的时候即可快速读取。

缓存保存位置及分层结构

互联网应用领域，提到缓存为王。

  • 用户层：浏览器DNS缓存,应用程序DNS缓存,操作系统DNS缓存客户端
  • 代理层：CDN,反向代理缓存
  • Web层：Web服务器缓存
  • 应用层：页面静态化
  • 数据层：分布式缓存,数据库
  • 系统层：操作系统cache
  • 物理层：磁盘cache, Raid Cache

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

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。

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）

（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。

总结

关系型数据库:

  • 实例-->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。

1.png

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：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）

Redis为什么这么快?

  • 1、Redis是一款纯内存结构，避免了磁盘 I/O 等耗时操作。（基于内存运行）

  • 2、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销毁线程的代价，减少了线程上下文切换的消耗。（单线程模型）

  • 3、采用了 I/O 多路复用机制，大大提升了并发效率。（epoll模式）

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

5.1 redis-cli：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]

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

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
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

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：
 [root@yuji ~]# redis-cli
 127.0.0.1:6379> set teacher lisi
 OK
 127.0.0.1:6379> get teacher
 "lisi"

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

4-2.png

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

4-3.png

del 删除键

del 命令可以删除当前数据库的指定key。

 127.0.0.1:6379> get k1
 "1"
 127.0.0.1:6379> del k1     #删除k1键
 (integer) 1
 127.0.0.1:6379> get k1
 (nil)
 127.0.0.1:6379> exists k1   #k1键已不存在
 (integer) 0

4-4.png

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

4-5.png

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：

perl
复制代码
 127.0.0.1:6379> keys *
  1) "k3"
  2) "v1"
  3) "v33"
  4) "v5"
  5) "mylist"
  6) "v22"
  7) "teacher"
  8) "key:__rand_int__"
  9) "counter:__rand_int__"
 10) "k2"
 11) "myset:__rand_int__"
 127.0.0.1:6379> rename v33 v30    #将键v33重命名为v30
 OK
 127.0.0.1:6379> keys *
  1) "k3"
  2) "v1"
  3) "v30"
  4) "v5"
  5) "mylist"
  6) "v22"
  7) "teacher"
  8) "key:__rand_int__"
  9) "counter:__rand_int__"
 10) "k2"
 11) "myset:__rand_int__"

4-6.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）

 127.0.0.1:6379> keys *
  1) "k3"
  2) "v1"
  3) "v30"
  4) "v5"
  5) "mylist"
  6) "v22"
  7) "teacher"
  8) "key:__rand_int__"
  9) "counter:__rand_int__"
 10) "k2"
 11) "myset:__rand_int__"
 127.0.0.1:6379> 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。
 (integer) 0
 127.0.0.1:6379> renamenx v1 v100     #重命名成功。返回1表示成功。
 (integer) 1                        
 127.0.0.1:6379> keys *
  1) "k3"
  2) "v100"
  3) "v30"
  4) "v5"
  5) "mylist"
  6) "v22"
  7) "teacher"
  8) "key:__rand_int__"
  9) "counter:__rand_int__"
 10) "k2"
 11) "myset:__rand_int__"

4-7.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。

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

4-8.png

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
 192.168.72.60:6379> 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
 192.168.72.60:6379> 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
 [root@yuji ~]# redis-cli -h 192.168.72.60 -p 6379 -a 123456
 Warning: Using a password with '-a' or '-u' option on the command line interface may not be safe.
 192.168.72.60:6379> get teacher
 "lisi"

4-9.png

4-10.png

2、清空密码：

使用 config set requirepass '' 清空密码。

 192.168.72.60:6379> config set requirepass ''   #清空密码
 OK
 192.168.72.60:6379> config get requirepass
 1) "requirepass"
 2) ""                 #密码已为空

4-11.png

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。
 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]>

5-1.png

多数据库间移动数据

 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)
 ​

5-2.png

清除数据库内数据

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

示例：

 192.168.72.60:6379[1]> keys *      #数据库1中有3个键
 1) "shop"
 2) "k1"
 3) "k2"
 192.168.72.60:6379[1]> flushdb     #清空当前数据库的数据
 OK
 192.168.72.60:6379[1]> keys *      #数据库1已无数据
 (empty list or set)
 192.168.72.60:6379[1]> select 0    #切换到数据库0
 OK
 192.168.72.60:6379> keys *         #数据库0的数据仍然存在
  1) "k3"
  2) "v100"
  3) "v30"
  4) "v5"
  5) "mylist"
  6) "v22"
  7) "teacher"
  8) "key:__rand_int__"
  9) "counter:__rand_int__"
 10) "k2"
 11) "myset:__rand_int__"
 192.168.72.60:6379>

5-3.png

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