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Redis 简介
Redis（Remote Dictionary Server）是一个开源的内存数据库，遵守 BSD 协议，它提供了一个高性能的键值（key-value）存储系统，常用于缓存、消息队列、会话存储等应用场景。
- 性能极高： Redis 以其极高的性能而著称，能够支持每秒数十万次的读写操作24。这使得Redis成为处理高并发请求的理想选择，尤其是在需要快速响应的场景中，如缓存、会话管理、排行榜等。
- 丰富的数据类型： Redis 不仅支持基本的键值存储，还提供了丰富的数据类型，包括字符串、列表、集合、哈希表、有序集合等。这些数据类型为开发者提供了灵活的数据操作能力，使得Redis可以适应各种不同的应用场景。
- 原子性操作： Redis 的所有操作都是原子性的，这意味着操作要么完全执行，要么完全不执行。这种特性对于确保数据的一致性和完整性至关重要，尤其是在高并发环境下处理事务时。
- 持久化： Redis 支持数据的持久化，可以将内存中的数据保存到磁盘中，以便在系统重启后恢复数据。这为 Redis 提供了数据安全性，确保数据不会因为系统故障而丢失。
- 支持发布/订阅模式： Redis 内置了发布/订阅模式（Pub/Sub），允许客户端之间通过消息传递进行通信。这使得 Redis 可以作为消息队列和实时数据传输的平台。
- 单线程模型： 尽管 Redis 是单线程的，但它通过高效的事件驱动模型来处理并发请求，确保了高性能和低延迟。单线程模型也简化了并发控制的复杂性。
- 主从复制： Redis 支持主从复制，可以通过从节点来备份数据或分担读请求，提高数据的可用性和系统的伸缩性。
- 应用场景广泛： Redis 被广泛应用于各种场景，包括但不限于缓存系统、会话存储、排行榜、实时分析、地理空间数据索引等。
- 社区支持： Redis 拥有一个活跃的开发者社区，提供了大量的文档、教程和第三方库，这为开发者提供了强大的支持和丰富的资源。
- 跨平台兼容性： Redis 可以在多种操作系统上运行，包括 Linux、macOS 和 Windows，这使得它能够在不同的技术栈中灵活部署。
Redis 与其他 key-value 存储有什么不同？
Redis 与其他 key-value 存储系统的主要区别在于其提供了丰富的数据类型、高性能的读写能力、原子性操作、持久化机制、以及丰富的特性集。
以下是 Redis 的一些独特之处：
- 丰富的数据类型： Redis 不仅仅支持简单的 key-value 类型的数据，还提供了 list、set、zset（有序集合）、hash 等数据结构的存储。这些数据类型可以更好地满足特定的业务需求，使得 Redis 可以用于更广泛的应用场景。
- 高性能的读写能力： Redis 能读的速度是 110000次/s，写的速度是 81000次/s。这种高性能主要得益于 Redis 将数据存储在内存中，从而显著提高了数据的访问速度。
- 原子性操作： Redis 的所有操作都是原子性的，这意味着操作要么完全执行，要么完全不执行。这种特性对于确保数据的一致性和完整性非常重要。
- 持久化机制： Redis 支持数据的持久化，可以将内存中的数据保存在磁盘中，以便在系统重启后能够再次加载使用。这为 Redis 提供了数据安全性，确保数据不会因为系统故障而丢失。
- 丰富的特性集： Redis 还支持 publish/subscribe（发布/订阅）模式、通知、key 过期等高级特性。这些特性使得 Redis 可以用于消息队列、实时数据分析等复杂的应用场景。
- 主从复制和高可用性： Redis 支持 master-slave 模式的数据备份，提供了数据的备份和主从复制功能，增强了数据的可用性和容错性。
- 支持 Lua 脚本： Redis 支持使用 Lua 脚本来编写复杂的操作，这些脚本可以在服务器端执行，提供了更多的灵活性和强大的功能。
- 单线程模型： 尽管 Redis 是单线程的，但它通过高效的事件驱动模型来处理并发请求，确保了高性能和低延迟。
Redis 安装
Windows 下安装
下载地址： Releases · redis-windows/redis-windows · GitHub。
Redis 支持 32 位和 64 位。这个需要根据你系统平台的实际情况选择，这里我们下载 Redis-x64-xxx.zip压缩包到 C 盘，解压后，将文件夹重新命名为 redis。
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打开文件夹，内容如下：
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打开一个 cmd 窗口 使用 cd 命令切换目录到 C:\redis 运行：
redis-server.exe redis.windows.conf
如果想方便的话，可以把 redis 的路径加到系统的环境变量里，这样就省得再输路径了，后面的那个 redis.windows.conf 可以省略，如果省略，会启用默认的。输入之后，会显示如下界面：
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这时候另启一个 cmd 窗口，原来的不要关闭，不然就无法访问服务端了。
切换到 redis 目录下运行:
redis-cli.exe -h 127.0.0.1 -p 6379
设置键值对:
set myKey abc
取出键值对:
get myKey
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Linux 源码安装
下载地址： Downloads - Redis，下载最新稳定版本。
本教程使用的最新文档版本为 2.8.17，下载并安装：
# wget http://download.redis.io/releases/redis-6.0.8.tar.gz
# tar -xzvf redis-6.0.8.tar.gz
# cd redis-6.0.8
# make
执行完 make 命令后，redis-6.0.8 的 src 目录下会出现编译后的 redis 服务程序 redis-server，还有用于测试的客户端程序 redis-cli：
下面启动 redis 服务：
# cd src
# ./redis-server
注意这种方式启动 redis 使用的是默认配置。也可以通过启动参数告诉 redis 使用指定配置文件使用下面命令启动。
# cd src
# ./redis-server ../redis.conf
redis.conf 是一个默认的配置文件。我们可以根据需要使用自己的配置文件。
启动 redis 服务进程后，就可以使用测试客户端程序 redis-cli 和 redis 服务交互了。 比如：
# cd src
# ./redis-cli
redis> set foo bar
OK
redis> get foo
"bar"
Ubuntu apt 命令安装
在 Ubuntu 系统安装 Redis 可以使用以下命令:
# sudo apt update
# sudo apt install redis-server
启动 Redis
# redis-server
查看 redis 是否启动？
# redis-cli
以上命令将打开以下终端：
redis 127.0.0.1:6379>
127.0.0.1 是本机 IP ，6379 是 redis 服务端口。现在我们输入 PING 命令。
redis 127.0.0.1:6379> ping
PONG
以上说明我们已经成功安装了redis。
Redis 配置
Redis 的配置文件位于 Redis 安装目录下，文件名为 redis.conf(Windows 名为 redis.windows.conf)。
你可以通过 CONFIG 命令查看或设置配置项。
语法
Redis CONFIG 命令格式如下：
redis 127.0.0.1:6379> CONFIG GET CONFIG_SETTING_NAME
实例
redis 127.0.0.1:6379> CONFIG GET loglevel
1) "loglevel"
2) "notice"
使用 ***** 号获取所有配置项：
实例
redis 127.0.0.1:6379> CONFIG GET *
1) "dbfilename"
2) "dump.rdb"
3) "requirepass"
4) ""
5) "masterauth"
6) ""
7) "unixsocket"
8) ""
9) "logfile"
10) ""
11) "pidfile"
12) "/var/run/redis.pid"
13) "maxmemory"
14) "0"
15) "maxmemory-samples"
16) "3"
17) "timeout"
18) "0"
19) "tcp-keepalive"
20) "0"
21) "auto-aof-rewrite-percentage"
22) "100"
23) "auto-aof-rewrite-min-size"
24) "67108864"
25) "hash-max-ziplist-entries"
26) "512"
27) "hash-max-ziplist-value"
28) "64"
29) "list-max-ziplist-entries"
30) "512"
31) "list-max-ziplist-value"
32) "64"
33) "set-max-intset-entries"
34) "512"
35) "zset-max-ziplist-entries"
36) "128"
37) "zset-max-ziplist-value"
38) "64"
39) "hll-sparse-max-bytes"
40) "3000"
41) "lua-time-limit"
42) "5000"
43) "slowlog-log-slower-than"
44) "10000"
45) "latency-monitor-threshold"
46) "0"
47) "slowlog-max-len"
48) "128"
49) "port"
50) "6379"
51) "tcp-backlog"
52) "511"
53) "databases"
54) "16"
55) "repl-ping-slave-period"
56) "10"
57) "repl-timeout"
58) "60"
59) "repl-backlog-size"
60) "1048576"
61) "repl-backlog-ttl"
62) "3600"
63) "maxclients"
64) "4064"
65) "watchdog-period"
66) "0"
67) "slave-priority"
68) "100"
69) "min-slaves-to-write"
70) "0"
71) "min-slaves-max-lag"
72) "10"
73) "hz"
74) "10"
75) "no-appendfsync-on-rewrite"
76) "no"
77) "slave-serve-stale-data"
78) "yes"
79) "slave-read-only"
80) "yes"
81) "stop-writes-on-bgsave-error"
82) "yes"
83) "daemonize"
84) "no"
85) "rdbcompression"
86) "yes"
87) "rdbchecksum"
88) "yes"
89) "activerehashing"
90) "yes"
91) "repl-disable-tcp-nodelay"
92) "no"
93) "aof-rewrite-incremental-fsync"
94) "yes"
95) "appendonly"
96) "no"
97) "dir"
98) "/home/deepak/Downloads/redis-2.8.13/src"
99) "maxmemory-policy"
100) "volatile-lru"
101) "appendfsync"
102) "everysec"
103) "save"
104) "3600 1 300 100 60 10000"
105) "loglevel"
106) "notice"
107) "client-output-buffer-limit"
108) "normal 0 0 0 slave 268435456 67108864 60 pubsub 33554432 8388608 60"
109) "unixsocketperm"
110) "0"
111) "slaveof"
112) ""
113) "notify-keyspace-events"
114) ""
115) "bind"
116) ""
编辑配置
你可以通过修改 redis.conf 文件或使用 CONFIG set 命令来修改配置。
语法
CONFIG SET 命令基本语法：
redis 127.0.0.1:6379> CONFIG SET CONFIG_SETTING_NAME NEW_CONFIG_VALUE
实例
redis 127.0.0.1:6379> CONFIG SET loglevel "notice"
OK
redis 127.0.0.1:6379> CONFIG GET loglevel
1) "loglevel"
2) "notice"
参数说明
redis.conf 配置项说明如下：
| 序号 | 配置项 | 说明 |
|---|---|---|
| 1 | ``` | |
| daemonize no |
| 2 | ```
pidfile /var/run/redis.pid
``` | 当 Redis 以守护进程方式运行时，Redis 默认会把 pid 写入 /var/run/redis.pid 文件，可以通过 pidfile 指定 |
| 3 | ```
port 6379
``` | 指定 Redis 监听端口，默认端口为 6379，作者在自己的一篇博文中解释了为什么选用 6379 作为默认端口，因为 6379 在手机按键上 MERZ 对应的号码，而 MERZ 取自意大利歌女 Alessia Merz 的名字 |
| 4 | ```
bind 127.0.0.1
``` | 绑定的主机地址 |
| 5 | ```
timeout 300
``` | 当客户端闲置多长秒后关闭连接，如果指定为 0 ，表示关闭该功能 |
| 6 | ```
loglevel notice
``` | 指定日志记录级别，Redis 总共支持四个级别：debug、verbose、notice、warning，默认为 notice |
| 7 | ```
logfile stdout
``` | 日志记录方式，默认为标准输出，如果配置 Redis 为守护进程方式运行，而这里又配置为日志记录方式为标准输出，则日志将会发送给 /dev/null |
| 8 | ```
databases 16
``` | 设置数据库的数量，默认数据库为0，可以使用SELECT 命令在连接上指定数据库id |
| 9 | ```
save <seconds> <changes>
```Redis 默认配置文件中提供了三个条件：**save 900 1****save 300 10****save 60 10000**分别表示 900 秒（15 分钟）内有 1 个更改，300 秒（5 分钟）内有 10 个更改以及 60 秒内有 10000 个更改。 | 指定在多长时间内，有多少次更新操作，就将数据同步到数据文件，可以多个条件配合 |
| 10 | ```
rdbcompression yes
``` | 指定存储至本地数据库时是否压缩数据，默认为 yes，Redis 采用 LZF 压缩，如果为了节省 CPU 时间，可以关闭该选项，但会导致数据库文件变的巨大 |
| 11 | ```
dbfilename dump.rdb
``` | 指定本地数据库文件名，默认值为 dump.rdb |
| 12 | ```
dir ./
``` | 指定本地数据库存放目录 |
| 13 | ```
slaveof <masterip> <masterport>
``` | 设置当本机为 slave 服务时，设置 master 服务的 IP 地址及端口，在 Redis 启动时，它会自动从 master 进行数据同步 |
| 14 | ```
masterauth <master-password>
``` | 当 master 服务设置了密码保护时，slave 服务连接 master 的密码 |
| 15 | ```
requirepass foobared
``` | 设置 Redis 连接密码，如果配置了连接密码，客户端在连接 Redis 时需要通过 AUTH <password> 命令提供密码，默认关闭 |
| 16 | ```
maxclients 128
``` | 设置同一时间最大客户端连接数，默认无限制，Redis 可以同时打开的客户端连接数为 Redis 进程可以打开的最大文件描述符数，如果设置 maxclients 0，表示不作限制。当客户端连接数到达限制时，Redis 会关闭新的连接并向客户端返回 max number of clients reached 错误信息 |
| 17 | ```
maxmemory <bytes>
``` | 指定 Redis 最大内存限制，Redis 在启动时会把数据加载到内存中，达到最大内存后，Redis 会先尝试清除已到期或即将到期的 Key，当此方法处理 后，仍然到达最大内存设置，将无法再进行写入操作，但仍然可以进行读取操作。Redis 新的 vm 机制，会把 Key 存放内存，Value 会存放在 swap 区 |
| 18 | ```
appendonly no
``` | 指定是否在每次更新操作后进行日志记录，Redis 在默认情况下是异步的把数据写入磁盘，如果不开启，可能会在断电时导致一段时间内的数据丢失。因为 redis 本身同步数据文件是按上面 save 条件来同步的，所以有的数据会在一段时间内只存在于内存中。默认为 no |
| 19 | ```
appendfilename appendonly.aof
``` | 指定更新日志文件名，默认为 appendonly.aof |
| 20 | ```
appendfsync everysec
``` | 指定更新日志条件，共有 3 个可选值：- **no**：表示等操作系统进行数据缓存同步到磁盘（快）
- **always**：表示每次更新操作后手动调用 fsync() 将数据写到磁盘（慢，安全）
- **everysec**：表示每秒同步一次（折中，默认值） |
| 21 | ```
vm-enabled no
``` | 指定是否启用虚拟内存机制，默认值为 no，简单的介绍一下，VM 机制将数据分页存放，由 Redis 将访问量较少的页即冷数据 swap 到磁盘上，访问多的页面由磁盘自动换出到内存中（在后面的文章我会仔细分析 Redis 的 VM 机制） |
| 22 | ```
vm-swap-file /tmp/redis.swap
``` | 虚拟内存文件路径，默认值为 /tmp/redis.swap，不可多个 Redis 实例共享 |
| 23 | ```
vm-max-memory 0
``` | 将所有大于 vm-max-memory 的数据存入虚拟内存，无论 vm-max-memory 设置多小，所有索引数据都是内存存储的(Redis 的索引数据 就是 keys)，也就是说，当 vm-max-memory 设置为 0 的时候，其实是所有 value 都存在于磁盘。默认值为 0 |
| 24 | ```
vm-page-size 32
``` | Redis swap 文件分成了很多的 page，一个对象可以保存在多个 page 上面，但一个 page 上不能被多个对象共享，vm-page-size 是要根据存储的 数据大小来设定的，作者建议如果存储很多小对象，page 大小最好设置为 32 或者 64bytes；如果存储很大大对象，则可以使用更大的 page，如果不确定，就使用默认值 |
| 25 | ```
vm-pages 134217728
``` | 设置 swap 文件中的 page 数量，由于页表（一种表示页面空闲或使用的 bitmap）是在放在内存中的，，在磁盘上每 8 个 pages 将消耗 1byte 的内存。 |
| 26 | ```
vm-max-threads 4
``` | 设置访问swap文件的线程数,最好不要超过机器的核数,如果设置为0,那么所有对swap文件的操作都是串行的，可能会造成比较长时间的延迟。默认值为4 |
| 27 | ```
glueoutputbuf yes
``` | 设置在向客户端应答时，是否把较小的包合并为一个包发送，默认为开启 |
| 28 | ```
hash-max-zipmap-entries 64 hash-max-zipmap-value 512
``` | 指定在超过一定的数量或者最大的元素超过某一临界值时，采用一种特殊的哈希算法 |
| 29 | ```
activerehashing yes
``` | 指定是否激活重置哈希，默认为开启（后面在介绍 Redis 的哈希算法时具体介绍） |
| 30 | ```
include /path/to/local.conf
``` | 指定包含其它的配置文件，可以在同一主机上多个Redis实例之间使用同一份配置文件，而同时各个实例又拥有自己的特定配置文件 |
# Redis 数据类型
Redis 主要支持以下几种数据类型：
- **string（字符串）:** 基本的数据存储单元，可以存储字符串、整数或者浮点数。
- **hash（哈希）:** 一个键值对集合，可以存储多个字段。
- **list（列表）:** 一个简单的列表，可以存储一系列的字符串元素。
- **set（集合）:** 一个无序集合，可以存储不重复的字符串元素。
- **zset(sorted set：有序集合):** 类似于集合，但是每个元素都有一个分数（score）与之关联。
- **位图（Bitmaps）：** 基于字符串类型，可以对每个位进行操作。
- **超日志（HyperLogLogs）：** 用于基数统计，可以估算集合中的唯一元素数量。
- **地理空间（Geospatial）：** 用于存储地理位置信息。
- **发布/订阅（Pub/Sub）：** 一种消息通信模式，允许客户端订阅消息通道，并接收发布到该通道的消息。
- **流（Streams）：** 用于消息队列和日志存储，支持消息的持久化和时间排序。
- **模块（Modules）：** Redis 支持动态加载模块，可以扩展 Redis 的功能。
* * *
## String（字符串）
string 是 redis 最基本的类型，你可以理解成与 Memcached 一模一样的类型，一个 key 对应一个 value。
string 类型是二进制安全的。意思是 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。
### 常用命令
- `SET key value`：设置键的值。
- `GET key`：获取键的值。
- `INCR key`：将键的值加 1。
- `DECR key`：将键的值减 1。
- `APPEND key value`：将值追加到键的值之后。
在以上实例中我们使用了 Redis 的 **SET** 和 **GET** 命令。键为 runoob，对应的值为 **菜鸟教程**。
**注意：** 一个键最大能存储 512MB。
* * *
## Hash（哈希）
Redis hash 是一个键值(key=>value)对集合，类似于一个小型的 NoSQL 数据库。
Redis hash 是一个 string 类型的 field 和 value 的映射表，hash 特别适合用于存储对象。
每个哈希最多可以存储 2^32 - 1 个键值对。
### 常用命令
- `HSET key field value`：设置哈希表中字段的值。
- `HGET key field`：获取哈希表中字段的值。
- `HGETALL key`：获取哈希表中所有字段和值。
- `HDEL key field`：删除哈希表中的一个或多个字段。
### 实例
DEL runoob 用于删除前面测试用过的 key，不然会报错： **(error) WRONGTYPE Operation against a key holding the wrong kind of value**
redis 127.0.0.1:6379> DEL runoob redis 127.0.0.1:6379> HMSET runoob field1 "Hello" field2 "World" "OK" redis 127.0.0.1:6379> HGET runoob field1 "Hello" redis 127.0.0.1:6379> HGET runoob field2 "World"
实例中我们使用了 Redis **HMSET, HGET** 命令，**HMSET** 设置了两个 field=>value 对, HGET 获取对应 **field** 对应的 **value**。
* * *
## List（列表）
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）。
列表最多可以存储 2^32 - 1 个元素。
### 常用命令
- `LPUSH key value`：将值插入到列表头部。
- `RPUSH key value`：将值插入到列表尾部。
- `LPOP key`：移出并获取列表的第一个元素。
- `RPOP key`：移出并获取列表的最后一个元素。
- `LRANGE key start stop`：获取列表在指定范围内的元素。
### 实例
redis 127.0.0.1:6379> DEL runoob redis 127.0.0.1:6379> lpush runoob redis (integer) 1 redis 127.0.0.1:6379> lpush runoob mongodb (integer) 2 redis 127.0.0.1:6379> lpush runoob rabbitmq (integer) 3 redis 127.0.0.1:6379> lrange runoob 0 10
- "rabbitmq"
- "mongodb"
- "redis" redis 127.0.0.1:6379>
* * *
## Set（集合）
Redis 的 Set 是 string 类型的无序集合。
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)。
### 常用命令
- `SADD key value`：向集合添加一个或多个成员。
- `SREM key value`：移除集合中的一个或多个成员。
- `SMEMBERS key`：返回集合中的所有成员。
- `SISMEMBER key value`：判断值是否是集合的成员。
### sadd 命令
添加一个 string 元素到 key 对应的 set 集合中，成功返回 1，如果元素已经在集合中返回 0。
sadd key member
### 实例
redis 127.0.0.1:6379> DEL runoob redis 127.0.0.1:6379> sadd runoob redis (integer) 1 redis 127.0.0.1:6379> sadd runoob mongodb (integer) 1 redis 127.0.0.1:6379> sadd runoob rabbitmq (integer) 1 redis 127.0.0.1:6379> sadd runoob rabbitmq (integer) 0 redis 127.0.0.1:6379> smembers runoob
- "redis"
- "rabbitmq"
- "mongodb"
**注意：** 以上实例中 rabbitmq 添加了两次，但根据集合内元素的唯一性，第二次插入的元素将被忽略。
集合中最大的成员数为 232 - 1(4294967295, 每个集合可存储40多亿个成员)。
* * *
## zset(sorted set：有序集合)
Redis zset 和 set 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。
zset的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。
### 常用命令
- `ZADD key score value`：向有序集合添加一个或多个成员，或更新已存在成员的分数。
- `ZRANGE key start stop [WITHSCORES]`：返回指定范围内的成员。
- `ZREM key value`：移除有序集合中的一个或多个成员。
- `ZSCORE key value`：返回有序集合中，成员的分数值。
### zadd 命令
添加元素到集合，元素在集合中存在则更新对应score
zadd key score member
### 实例
redis 127.0.0.1:6379> DEL runoob redis 127.0.0.1:6379> zadd runoob 0 redis (integer) 1 redis 127.0.0.1:6379> zadd runoob 0 mongodb (integer) 1 redis 127.0.0.1:6379> zadd runoob 0 rabbitmq (integer) 1 redis 127.0.0.1:6379> zadd runoob 0 rabbitmq (integer) 0 redis 127.0.0.1:6379> ZRANGEBYSCORE runoob 0 1000
- "mongodb"
- "rabbitmq"
- "redis"
* * *
## 其他高级数据类似
### HyperLogLog
- 用于基数估计算法的数据结构。
- 常用于统计唯一值的近似值。
### Bitmaps
- 位数组，可以对字符串进行位操作。
- 常用于实现布隆过滤器等位操作。
### Geospatial Indexes
- 处理地理空间数据，支持地理空间索引和半径查询。
### Streams
- 日志数据类型，支持时间序列数据。
- 用于消息队列和实时数据处理。
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