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1 Redis学习

主要了解redis安装、使用以及维护，以及与MySQL的区别

1.1 Redis概述

Redis，Remote Dictionary Server（远程字典服务器），是完全开源免费的，用C语言编写的一个高性能（key-value）分布式内存数据库，基于内存运行并支持持久化的NoSQL数据库（关于NoSQL见 NoSQL.md）。

1.2 Redis的特点

1. Redis支持数据持久化，支持将内存中的数据持久化到磁盘，重启的时候可以重新加载使用
2. Redis不仅仅支持简单的key-value类型的数据，同时还提供了list、set、zset、hash等数据结构的存储
3. Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。

1.3 Redis的安装

1.3.1 Redis在Windows上的安装

1. 在 Git地址 上选择合适的版本，下载安装包
2. 在该网站中可以下载msi和zip两种格式，msi是微软格式的安装包，zip是压缩包。我们选择msi，这样可以在安装过程中，可以直接通过选择将程序路径加系统环境变量中。
3. 安装完毕后，需要先做一些设定工作，以便服务启动后能正常运行。打开Redis服务配置文件。注意：不要找错了，通常为redis.windows-service.conf，而不是redis.windows.conf。后者是以非系统服务方式启动程序使用的配置文件。
4. 在该配置文件中，找到含有requirepass字样的地方，追加一行，输入requirepass “”，引号中为访问Redis时的密码。
5. 点击”开始”>右击”计算机管理”>”服务和应用程序”>”服务”。再在右侧找到Redis名称的服务，查看启动情况。如未启动，则手动启动之。正常情况下，服务应该正常启动并运行了。
6. 最后通过测试客户端来测试一下Redis是否正常提供服务，打开cmd，输入命令 redis-cli,如果显示端口号证明服务已启动。再输入命令：auth “”，引号中为4中设置的密码，即可开始使用Redis服务。

1.3.2 Redis在CentOS上的安装（推荐，公司常用）

一般下载地址：http://redis.io/download ，下载最新稳定版本。发现官方网站下载地址很慢，于是找到了华为的Redis下载镜像：https://mirrors.huaweicloud.com/redis/。

1. cd /usr/local //一般使用此目录下载文件
2. wget https://mirrors.huaweicloud.com/redis/redis-6.2.5.tar.gz //下载redis压缩包
3. tar xzf redis-6.2.5.tar.gz //解压缩文件
4. cd redis-6.2.5
5. make //编译并链接程序
6. 执行完 make 命令后，redis-6.2.5 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。
7. cd src
8. ./redis-server & //后台启动Redis服务
9. ./redis-cli //测试redis服务是否启动

1.2.3 在redis安装过程所遇到的问题

1. 在CentOS上安装Redis时，发现官网的访问速度很慢，于是找到华为云下载镜像解决。
2. 在2.1.2的第8步中，后台启动Redis服务，还可以通过 ctrl + z 将该服务暂停到后台，通过命令 jobs -l 查看后台运行的任务的job号jobnumber，再通过命令 bg jobnumber 将一个在后台暂停的任务，变成在后台继续执行，或通过 fg jobnumber，将后台中的任务调至前台继续运行。

1.3 Redis的基本使用

Redis 是完全开源的，遵守 BSD 协议，是一个高性能的 key-value 数据库。 Redis支持五种数据类型：string（字符串），hash（哈希），list（列表），set（集合）及zset(sorted set：有序集合)。

1.3.1 Redis命令

1. redis-cli -h host -p port -a password //连接到远程redis服务上，host是主机IP地址，port代表端口，password是连接密码
2. set key value //设置指定key的value值，重复设定会覆盖
3. get key //得到指定key的值
4. flushdb/flushall //清空当前库/清空默认的16个库
5. select 数据库编号 //切换数据库 默认有0-15 总共16个库。
6. config get requirepass //查看密码

1.3.2 Redis key常用命令

1. keys * //查看当前数据库的所有key
2. exist key //查看key是否存在，1代表存在，0代表不存在
3. expire key 秒钟 //设置key 的过期时间
4. ttl key //查看key还有几秒过期，-1表示永不过期，-2代表已过期
5. type key //查看key的类型
6. move key 数据库编号 //移动key到相应的数据库
7. del key //删除key

redis 所支持的数据结构都有着自己的遍历、增、删命令。

1.3.3 redis数据结构

1. string //最基本的数据结构，value最大512M
2. list //底层是双向链表，有lpush和rpush
3. hash //依旧是kv模式，但v相当于java中map
4. set //set是 k1 v1 v2 v3
5. zset //有序集合，zset在set基础上加上了一个score分数值，zset是 k1 score1 v1 score2 v2

1.4 redis配置文件（Linux）

修改配置文件前，先将原版配置文件备份 使用cp命令即可 配置文件为 redis.conf

1. GENERAL。通用配置
   • daemonize no //当该项yes时，代表开启守护进程模式。在该模式下，redis会在后台运行，并将进程pid号写入至redis.conf选项pidfile设置的文件中，此时redis将一直运行，除非手动kill该进程。默认是no，启动redis后将进入redis的命令行界面，exit强制退出或者关闭连接工具(putty,xshell等)都会导致redis进程退出。
   • port //端口号，默认6379
   • bind //绑定的ip地址，默认本机
   • timeout //连接超时时间，当对方空闲时，切断连接，0代表不断开连接
   • loglevel //日志级别，默认是notice，级别由低到高为
   • logfile //日志记录方式，默认为标准输出
   • databases //数据库数量 默认是16个，从0-15
2. Security。安全配置
   • 命令行设置：config set requirepass “yourpassword” //设置密码，重启会失效
   • 配置文件设置：在配置文件中添加 requirepass “yourpassword”，登录redis时需要使用auth “yourpassword”
3. Limit。限制配置，配置最大客户端、最大内存、缓存过期策略（默认永不过期）等。
   • maxclients：最大客户端，默认10000
   • maxmemory ：最大内存(bytes)
   • maxmemory-policy：默认永不过期，真实生产环境需要修改策略。
4. SNAPSHOT：快照
   • rdbchecksum：对快照进行校验，会损耗性能，如果想提升性能可以关闭。
   • save：快照触发条件
   • dbfilename：快照文件，默认dump.rdb
   • dir：指定数据目录，可用config get dir 命令查看目录
5. APPEND ONLY MODE:
   • appendonly：默认no，yes开启aof持久化
   • appendfilename：默认aof文件
   • appendfsync：有三种：always（每次数据变更会记录到磁盘）、everyesc（默认，每秒记录，如果一秒内宕机，有数据丢失）、no。
   • auto-aof-rewrite-min-size：设置重写的基准值
   • auto-aof-rewrite-percentage：设置重写的基准值

1.5 Redis持久化

有两种持久化方式RDB和AOF。

1.5.1 RDB（Redis DataBase）

在指定的时间间隔内，将内存中的数据集快照写到磁盘，就是snapshot快照，恢复时从磁盘读入内存，Redis会单独创建（fork）一个子进程来进行持久化，会先将数据写入到一个临时文件中，待持久化过程都结束了，再用这个临时文件替换上次持久化好的文件整个过程中，主进程是不进行任何IO操作的，这就确保了极高的性能。如果需要进行大规模数据的恢复，且对于数据恢复的完整性不是非常敏感，那RDB方式要比AOF方式更加的高效。RDB的缺点是最后一次持久化后的数据可能丢失，并且fork会复制主进程内容，会造成内存压力。

• 默认保存文件为：dump.rdb
• 默认触发条件：1分钟内改了1万次，5分钟内改了10次，15分钟内改了1次。如果想要禁用RDB策略，不要在配置文件中使用任何sava指令。

1.5.2 AOF（Append Only File）

以日志的形式记录每个写操作，redis启动时会按照该文件重新构建数据，配置文件中默认关闭，配置字段appendonly。

• Rewrite机制：因为aof文件只能追加，所以会越来越大，当文件超过设定的阈值时，Redis就会启动aof的文件内容压缩，只保留可以恢复数据的最小指令集，可以使用命令bgrewriteaof。触发条件是：默认是AOF文件大小是上次rewrite后大小的一倍且文件大于64M时，配置文件可修改。
• 默认保存文件：appendonly.aof
• 优点：可以灵活配置持久化时间，aof文件分析容易
• 缺点：相同数据集的数据aof文件要远大于rdb文件，恢复速度慢于rdb，aof运行效率要慢于rdb，每秒同步策略效率较好，不同步效率和rdb相同

1.5.3 总结

当RDB和AOF共存时，AOF优先加载，假设AOF文件出现问题（断电，丢包等导致），启动不了Redis，但是可以使用redis-check-aof –fix appendonly.aof修复该文件。可以同时开启两种备份和恢复方式。

1.6 Redis事务

一组指令顺序、无间断地执行。

• 使用：使用mutil开启一个事务，使用exec执行所有命令，discard取消事务。unwatch 取消watch命令对所有key的监视，watch key[key…] 监视一个或多个key，在事务执行之前这些key被改动，那么事务会被打断。
• 指令加入队列时出错，整个事务都失败，而事务执行，某条语句出错，只有该条语句会错，其他语句不受影响。
• watch监控：
  1. 乐观锁：每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，可以使用版本号等机制。乐观锁适用于多读的应用类型，这样可以提高吞吐量。乐观锁策略:提交版本必须大于记录当前版本才能执行更新。
  2. 悲观锁：每次去拿数据的时候都认为别人会修改，所以每次在拿数据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会block直到它拿到锁。传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制，比如行锁，表锁等，读锁，写锁等，都是在做操作之前先上锁。
• 一旦执行exec命令，之前加的监控锁都会自动被取消。
• watch类似乐观锁，如果key已经被其他客户端改变，则整个事务都不会执行。
• 特性：
  1. 单独的隔离操作:事务中的所有命令都会序列化、按顺序地执行。事务在执行的过程中不会被其他客户端发送来的命令请求所打断。
  2. 没有隔离级别的概念:队列中的命令没有提交之前都不会实际的被执行，因为事务提交前任何指令都不会被实际执行，也就不存在”事务内的查询要看到事务里的更新，在事务外查询不能看到”这个让人万分头痛的问题。
  3. 不保证原子性: redis同一个事务中如果有一条命令执行失败，其后的命令仍然会被执行，没有回滚。

1.7 redis的主从复制

主从复制，主机数据更新后根据配置和策略,自动同步到备机的master/slaver机制，Master以写为主，Slave以读为主。

• 主从复制功能：
  1. 读写分离，主库以写为主，从库以读为主
  2. 容灾恢复
• 基本使用：
  1. 配从库不配主库
  2. 从库配置：slaveof 主库IP 主库端口 //每次与master断开，都需重新连接，但可配入redis.conf。如果主机挂了，从机原地待命，主机回来一切照旧，如果从机挂了，重新回来变成主机，需要重新连接
  3. 配置文件操作：拷贝多个redis.conf，开启daemonize yes，修改pidfile、端口号、Log文件名称，dbfilename名字。
  4. info replication // 查看主从复制信息
  5. slaveof no one //从机变主机
• 原理：从机连上主机后，先全量复制，再增量复制
• 哨兵模式：主机挂了以后，剩余从机里投票出新的主机master。
  1. 新建sentinel.conf文件
  2. 该文件中添加：sentinel monitor 被监控主机名字(自己起名字) 主机ip 6379 1 //后面的数字1代表主机挂了以后，slave投票得票数多少后成为主机
  3. 启动哨兵：redis-sentinel sentinel.conf文件路径

1.8 Redis和MySQL区别

1. 从类型上来说，MySQL是关系型数据库，Redis是缓存数据库。
2. 从作用上来说，MySQL用于持久化的存储数据到硬盘，功能强大,但是速度较慢。Redis用于存储使用较为频繁的数据到缓存中，读取速度快。
3. 从需求上来说，MySQL和Redis因为需求的不同，一般都是配合使用。目前基本都是MySQL(主) + Redis(辅)
4. 从性能上来说，Redis数据存放在内存，MySQL放在磁盘因此性能要优于MySQL。
5. 从安全性上而言MySQL要优于Redis。

1.9 总结

因为磁盘造价便宜，因此MySQL用来存放冷数据，而MySQL每次读取数据都需要进行IO操作，磁盘IO比较耗时，因此采用缓存数据库Redis存放热数据来减少数据IO，从而提升系统性能。