【Redis】Redis入门

文章目录

  • 一、Redis简介
  • 二、Redis的特性
  • 三、Redis的使用场景
  • 四、Redis可以做什么
  • 五、Redis不可以做什么
  • 六、CentOS7安装Redis5
  • 七、Redis通用命令

一、Redis简介

Redis 是⼀种基于 键值对（key-value） 的NoSQL数据库，与很多键值对数据库不同的是，Redis中的值可以是由string（字符串）、hash（哈希）、list（列表）、set（集合）、zset（有序集合）、Bitmaps（位图）、HyperLogLog、GEO（地理信息定位）等多种数据结构和算法组成，因此Redis可以满⾜很多的应⽤场景，而且因为Redis会将所有数据都存放再内存中，所以它的读写性能⾮常惊⼈。不仅如此，Redis还可以将内存的数据利⽤快照和日志的形式保存到硬盘上，这样在发⽣类似断电或者机器故障的时候，内存中的数据不会“丢失”。除了上述功能以外，Redis还提供了键过期、发布订阅、事务、流水线、Lua脚本等附加功能。总之，如果在合适的场景使用好Redis，它就会像⼀把瑞士军刀⼀样所向披靡。

在这里插入图片描述

2008年，Redis的作者 SalvatoreSanfilippo 在开发⼀个叫LLOOGG的网站时，需要实现⼀个高性能的队列功能，最开始是使⽤MySQL来实现的，但后来发现⽆论怎么优化SQL语句等都不能使⽹站的性能提⾼上去，再加上⾃⼰囊中羞涩，于是他决定⾃⼰做⼀个专属于LLOOGG的数据库，这个就是Redis的前⾝。后来，SalvatoreSanfilippo将Redis1.0的源码发布到Github上，可能连他自己都没想到，Redis后来如此受欢迎。

假如现在有⼈问Redis的作者都有谁在使⽤Redis，我想他可以开句玩笑的回答：还有谁不使用Redis，当然这只是开玩笑，但是从Redis的官⽅公司统计来看，有很多重量级的公司都在使用Redis，如国外的Twitter、Instagram、StackOverflow、Github等，国内就更多了，如果单单从体量来统计，新浪微博可以说是全球最⼤的Redis使⽤者，除了新浪微博，还有像阿⾥巴巴、腾讯、搜狐、优酷⼟⾖、美团、⼩⽶、唯品会等公司都是Redis的使⽤者。除此之外，许多开源技术像ELK等已经把Redis作为它们组件中的重要⼀环，⽽且Redis还提供了模块系统让第三⽅⼈员实现功能扩展，让Redis发挥出更⼤的威⼒。所以，可以这么说，熟练使⽤和运维Redis已经成为开发运维⼈员的⼀个必备技能。

二、Redis的特性

Redis之所以受到如此多公司的⻘睐，必然有之过⼈之处，下⾯是关于Redis的8个重要特性。

速度快

正常情况下，Redis执⾏命令的速度⾮常快，官⽅给出的数字是读写性能可以达到10万/秒，当然这也取决于机器的性能，但这⾥先不讨论机器性能上的差异，只分析⼀下是什么造就了Redis如此之快，可以⼤概归纳为以下六点：

  • Redis的所有数据都是存放在内存中的，所以把数据放在内存中是Redis速度快的最主要原因。
  • Redis是⽤C语⾔实现的，⼀般来说C语⾔实现的程序“距离”操作系统更近，执⾏速度相对会更快。
  • 从网络上，Redis使用了IO多路复用(使用一个线程，管理多个socket)的方式(epoll)。
  • Redis核心功能都是比较简单的逻辑（核心功能都是比较简单的操作内存的数据结构）
  • Redis使⽤了单线程，预防了多线程可能产⽣的竞争问题
    • Redis在6.0版本引⼊了多线程机制，但主要也是在处理⽹络和IO，不涉及到数据命令，即命令的执⾏仍然采⽤了单线程模式。
  • 作者对于Redis源代码可以说是精打细磨，曾经有⼈评价Redis是少有的集性能和优雅于⼀⾝的开源代码。

这里我们需要注意的是，多线程提高效率的前提是：对于CPU密集型的任务，使用多个线程可以充分利用CPU多核资源。但是Redis的核心任务主要是操作内存中的数据结构，因此不会吃太多CPU。

基于键值对的数据结构服务器

⼏乎所有的编程语⾔都提供了类似字典的功能，例如C++⾥的map、Java⾥的map、Python⾥的dict等，类似于这种组织数据的⽅式叫做基于键值对的⽅式，与很多键值对数据库不同的是，Redis中的值不仅可以是字符串，⽽且还可以是具体的数据结构，这样不仅能便于在许多应⽤场景的开发，同时也能提⾼开发效率。Redis的全称是REmoteDictionaryServer，它主要提供了5种数据结构：字符串（string）、哈希（hash）、列表（list）、集合（set）、有序集合（orderedset/zet），同时在字符串的基础之上演变出了位图（Bitmaps）和HyperLogLog两种神奇的”数据结构“，并且随着LBS（Location Based Service，基于位置服务）的不断发展，Redis3.2.版本种加⼊有关GEO（地理信息定位）的功能，总之在这些数据结构的帮助下，开发者可以开发出各种“有意思”的应⽤。

丰富的功能

除了5种数据结构，Redis还提供了许多额外的功能：

  • 提供了键过期功能，可以⽤来实现缓存。
  • 提供了发布订阅功能，可以⽤来实现消息系统。
  • ⽀持Lua脚本功能，可以利⽤Lua创造出新的Redis命令。
  • 提供了简单的事务功能，能在⼀定程度上保证事务特性。
  • 提供了流⽔线（Pipeline）功能，这样客⼾端能将⼀批命令⼀次性传到Redis，减少了⽹络的开销。

简单稳定

Redis的简单主要表现在三个⽅⾯。⾸先，Redis的源码很少，早期版本的代码只有2万⾏左右，3.0版本以后由于添加了集群特性，代码增⾄5万⾏左右，相对于很多NoSQL数据库来说代码量相对要少很多，也就意味着普通的开发和运维⼈员完全可以“吃透”它。其次，Redis使⽤单线程模型，这样不仅使得Redis服务端处理模型变得简单，⽽且也使得客⼾端开发变得简单。最后，Redis不需要依赖于操作系统中的类库（例如Memcache需要依赖libevent这样的系统类库），Redis⾃⼰实现了事件处理的相关功能。

但与简单相对的是Redis具备相当的稳定性，在⼤量使⽤过程中，很少出现因为Redis⾃⾝BUG⽽导致宕掉的情况。

客户端语言多

Redis提供了简单的TCP通信协议，很多编程语⾔可以很⽅便地接⼊到Redis，并且于Redis受到社区和各⼤公司的⼴泛认可，所以⽀持Redis的客⼾端语⾔也⾮常多，⼏乎涵盖了主流的编程语⾔，例如C、C++、Java、PHP、Python、NodeJS等，后续我们会对Redis的客⼾端使⽤做详细说明。

支持持久化（Persistence）

通常看，将数据放在内存中是不安全的，⼀旦发⽣断电或者机器故障，重要的数据可能就会丢失，因此Redis提供了两种持久化⽅式：RDB和AOF，即可以⽤两种策略将内存的数据保存到硬盘中（如图1-1所示），这样就保证了数据的可持久性，后续我们将对Redis的持久化进⾏详细说明。

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主从复制

Redis提供了复制功能，实现了多个相同数据的Redis副本（Replica）（如图1-2所示），复制功能是分布式Redis的基础。后续我们会对Redis的复制功能进⾏详细演⽰。

在这里插入图片描述

高可用（High Availability）和分布式（Distributed）

Redis提供了⾼可⽤实现的Redis哨兵（RedisSentinel），能够保证Redis结点的故障发现和故障⾃动转移。也提供了Redis集群（RedisCluster），是真正的分布式实现，提供了⾼可⽤、读写和容量的扩展性。

三、Redis的使用场景

在这里插入图片描述

Redis作为session storage的使用场景：

在这里插入图片描述

  1. 想办法让负载均衡器,把同一个用户的请求始终打到同一个机器上(不能轮询了,而是要通过 userid 之类的方式来分配机器)
  2. 把会话数据单独拎出来,放到一组独立的机器上存储(Redis)(应用程序重启了，会话不丢失)

四、Redis可以做什么

  1. 缓存(Cache)
    缓存机制⼏乎在所有⼤型⽹站都有使⽤，合理地使⽤缓存不仅可以加速数据的访问速度，⽽且能够有效地降低后端数据源的压⼒。Redis提供了键值过期时间设置，并且也提供了灵活控制最⼤内存和内存溢出后的淘汰策略。可以这么说，⼀个合理的缓存设计能够为⼀个⽹站的稳定保驾护航。
  2. 排行版系统
    排⾏榜系统⼏乎存在于所有的⽹站，例如按照热度排名的排⾏榜，按照发布时间的排⾏榜，按照各种复杂维度计算出的排⾏榜，Redis提供了列表和有序集合的结构，合理地使⽤这些数据结构可以很⽅便地构建各种排⾏榜系统。
  3. 计数器应用
    计数器在⽹站中的作⽤⾄关重要，例如视频⽹站有播放数、电商⽹站有浏览数，为了保证数据的实时性，每⼀次播放和浏览都要做加1的操作，如果并发量很⼤对于传统关系型数据的性能是⼀种挑战。Redis天然⽀持计数功能⽽且计数的性能也⾮常好，可以说是计数器系统的重要选择。
  4. 社交网络
    赞/踩、粉丝、共同好友/喜好、推送、下拉刷新等是社交⽹站的必备功能，由于社交⽹站访问量通常⽐较⼤，⽽且传统的关系型数据不太合适保存这种类型的数据，Redis提供的数据结构可以相对⽐较容易地实现这些功能。
  5. 消息队列系统
    消息队列系统可以说是⼀个⼤型⽹站的必备基础组件，因为其具有业务解耦、⾮实时业务削峰等特性。Redis提供了发布订阅功能和阻塞队列的功能，虽然和专业的消息队列⽐还不够⾜够强⼤，但是对于⼀般的消息队列功能基本可以满⾜。

五、Redis不可以做什么

实际上和任何⼀⻔技术⼀样，每个技术都有⾃⼰的应⽤场景和边界，也就是说Redis并不是万⾦油，有很多合适它解决的问题，但是也有很多不合适它解决的问题。我们可以站在数据规模和数据冷热的⻆度来进⾏分析。

站在数据规模的⻆度看，数据可以分为⼤规模数据和⼩规模数据，我们知道Redis的数据是存放在内存中的，虽然现在内存已经⾜够便宜，但是如果数据量⾮常⼤，例如每天有⼏亿的⽤⼾⾏为数据，使⽤Redis来存储的话，基本上是个⽆底洞，经济成本相当⾼。

站在数据冷热的⻆度，数据分为热数据和冷数据，热数据通常是指需要频繁操作的数据，反之为冷数据，例如对于视频⽹站来说，视频基本信息基本上在各个业务线都是经常要操作的数据，⽽⽤⼾的观看记录不⼀定是经常需要访问的数据，这⾥暂且不讨论两者数据规模的差异，单纯站在数据冷热的⻆度上看，视频信息属于热数据，⽤⼾观看记录属于冷数据。如果将这些冷数据放在Redis上，基本上是对于内存的⼀种浪费，但是对于⼀些热数据可以放在Redis中加速读写，也可以减轻后端存储的负载，可以说是事半功倍。

所以，Redis并不是万⾦油，相信随着我们对Redis的逐步学习，能够清楚Redis真正的使⽤场景。

六、CentOS7安装Redis5

  1. 查看本机yum中redis默认的版本
yum list | grep redis

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  1. 先安装scl源,再安装redis
yum install centos-release-scl-rh

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yum install rh-redis5-redis

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  1. 针对可执⾏程序设置符号链接
cd /usr/bin
ln -s /opt/rh/rh-redis5/root/usr/bin/redis-server ./redis-server
ln -s /opt/rh/rh-redis5/root/usr/bin/redis-sentinel ./redis-sentinel
ln -s /opt/rh/rh-redis5/root/usr/bin/redis-cli ./redis-cli

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  1. 针对配置文件设置符号链接
cd /etc/
ln -s /etc/opt/rh/rh-redis5/ ./redis

在这里插入图片描述

  1. 修改配置文件

进入/etc/redis/目录下，用vim打开 redis.conf配置文件，进行如下修改

#先进入/etc/redis/目录下
cd /etc/redis/
#使用vim打开redis.conf配置文件
vim redis.conf
#设置ip地址
bind 0.0.0.0
#关闭保护模式
protected-mode no
#启动守护进程
daemonize yes

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  1. 设置工作目录
#创建工作目录
mkdir -p /var/lib/redis
#在配置文件中设置工作目录
dir /var/lib/redis

在这里插入图片描述

  1. 设置日志目录
#先创建日志目录
mkdir -p /var/log/redis/
#在配置文件中，设置日志目录
logfile /var/log/redis/redis-server.log

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  1. 启动和停止redis
#启动redis
redis-server /etc/redis/redis.conf
#停止redis
kill redisPID
#查看redis日志
cd /var/log/redis/
cat redis-server.log

在这里插入图片描述

七、Redis通用命令

这里知识介绍几个常用的命令，如果想要了解更多，可以去redis官方文档进行查阅

get和set：插入或获取key-value

set命令

  • 功能：
    存储K-V，set可以填写两个参数(key-value)，参数类型必须是字符串，当然我们在敲命令时不需要刻意加''或者""。

get命令

  • 功能
    根据Key获取Value。get后面跟key，就可以得到value，并且是带双引号的，是字符串类型的。
    如果key不存在，就会返回nil，和null一个意思。
[root@iZf8z8fcvqy10dpg47hwlxZ ~]# redis-cli
127.0.0.1:6379> set key1 value1
OK
127.0.0.1:6379> set key2 value2
OK
127.0.0.1:6379> set 'key3' 'value3'
OK
127.0.0.1:6379> get key1
"value1"
127.0.0.1:6379> get key2
"value2"
127.0.0.1:6379> get key3
"value3"
127.0.0.1:6379> get key100
(nil)

keys：用来查询当前服务器上匹配的key，可以通过一些特殊符号(通配符)来筛选key

  • 语法
KEYS pattern
  1. *：匹配任意字符序列（0个或者多个任意字符）
    • KEYS * 匹配所有的键，展示当前服务器上所有的key
    • KEYS prefix* 匹配以 “prefix” 开头的键，如 “prefix123”、“prefixabc”。
    • KEYS *suffix 匹配以 “suffix” 结尾的键，如 “abcsuffix”、“defsuffix”
  2. ?：匹配单个字符
    • KEYS key? 匹配以 “key” 开头，并且后面跟着一个字符的键，如 “key1”、“keyA”。
  3. [字符 abc]：匹配在括号内的任一字符
    • KEYS key[123] 匹配以 “key” 开头，并且后面跟着 “1"或"2” 或 “3” 的键，如 “key1”、“key2”、“key3”。
  4. [范围 a-b]：匹配在范围内的任一字符
    • KEYS key[1-5] 匹配以 “key” 开头，并且后面跟着数字1~5任意一个数字的键，如 “key1”、“key2”、“key3”。
    • KEYS k[a-b]ey 匹配以 “k” 开头，并且后面跟着字母a-b任意一个字母的键，如 “kaeyd”、“kbey”。
  5. [^字符]：匹配不在括号内的任一字符
    • KEYS key[^abc] 匹配以 “key” 开头，并且后面跟着的不是 “a"或"b” 或 “c” 的字符的键。
127.0.0.1:6379> set hello 1
OK
127.0.0.1:6379> set hallo 1
OK
127.0.0.1:6379> set hbllo 1
OK
127.0.0.1:6379> set hllo 1
OK
127.0.0.1:6379> set heeeeeeello 1
OK
127.0.0.1:6379> keys h?llo
1) "hello"
2) "hallo"
3) "hbllo"
127.0.0.1:6379> keys h*llo
1) "hello"
2) "hllo"
3) "hallo"
4) "hbllo"
5) "heeeeeeello"
127.0.0.1:6379> keys h[abe]llo
1) "hello"
2) "hallo"
3) "hbllo"
127.0.0.1:6379> keys h[^ae]llo
1) "hbllo"
127.0.0.1:6379> keys h[a-e]llo
1) "hello"
2) "hallo"
3) "hbllo"
127.0.0.1:6379> keys *
 1) "backup4"
 2) "backup1"
 3) "key1"
 4) "key2"
 5) "key3"
 6) "hello"
 7) "hllo"
 8) "backup2"
 9) "hallo"
10) "hbllo"
11) "backup3"
12) "heeeeeeello"

注意：keys 的时间复杂度是O ( N )，因为需要遍历所有的key，然后匹配出符合要求的键，所以在生产环境当中一般禁止使用keys，尤其是keys *，它是匹配redis中的所有键，由于生产环境中key非常多，redis是一个单线程的服务器，就会导致执行keys *时间非常长，那么redis服务器就被阻塞，无法为其它客户端提供服务，给用户体验造成影响。

redis的一个经典用途就是作为数据冷热分离的热点数据缓存，热点数据首先是去查redis的，如果redis被阻塞了，此时其它的查询redis操作就超时了，此时这些请求只能去查数据库了，大量的数据同时请求数据库的查询，可能会导致过载，数据库也无法正常提供服务了，整个系统基本就处于瘫痪状态。

EXISTS 用来检查给定键是否存在于数据库中。接受一个或多个键作为参数，并返回存在键的数量。

  • 时间复杂度：O(1)
  • 命令语法
EXISTS key [key ...]

127.0.0.1:6379> EXISTS hello
(integer) 1
127.0.0.1:6379> exists hello hallo hbllo
(integer) 3

因为redis是基于客户端-服务器架构的，通过网络通信的中间件。因此上述分开查询key是否存在和同时检查多个键是否存在是有区别的，分开查询的写法，会产生更多次数的请求响应，也即网络通信。和直接操作内存来说，网络通信成本比较高，效率比较低，而同时检查多个键只需要一次请求响应，减少网络通信。

所以redis支持一个命令能够操作多个key来减少网络通信。

DEL 删除指定的key，和 EXISTS命令相同，也可以支持操作多个key，返回删除key的个数。

  • 时间复杂度：O(1)
  • 命令语法
DEL key [key ...]

127.0.0.1:6379> del backup4
(integer) 1
127.0.0.1:6379> del backup1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> del key1 key2 key3
(integer) 3

在redis当中删除，和mysql中的删库删表来说危险性比较低，因为redis是作为缓存，如果丢失少量的数据，问题不大，而MySQL不能丢失数据，丢失了数据就可能后续查不到了。

但是如果丢失大批的数据，那么客户端来的查询先去redis当中进行查找，找不到就会到MySQL当中进行查找，就可能会导致MySQL过载，导致系统瘫痪。

EXPIRE 用于为键设置过期时间，接受两个参数：默认以秒为单位的过期时间。

  • 设置键的过期时间，过期时间到达后，该键自动被删除。
  • 时间复杂度：O(1)
  • 命令语法
EXPIRE key seconds

127.0.0.1:6379> set hello 111
OK
127.0.0.1:6379> expire hello 10
(integer) 1
127.0.0.1:6379> get hello
"111"
127.0.0.1:6379> get hello
(nil)

在这里插入图片描述

基于redis实现的分布式锁，为了避免出现不能正确解锁的情况，加锁时通常会设置一个过期时间，时间到达之后会自动解锁。

TTL 检查键过期时间

  • 返回：要检查的键剩余过期时间，以秒为单位。
  • 如果键不存在，或者没有设置过期时间，则返回-1
  • 如果键已经过期，则返回-2
  • 时间复杂度：O(1)
  • 命令语法
TTL key

127.0.0.1:6379> ttl hallo
(integer) -1
127.0.0.1:6379> set hello 111
OK
127.0.0.1:6379> expire hello 10
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl hello
(integer) 6
127.0.0.1:6379> ttl hello
(integer) 5
127.0.0.1:6379> ttl hello
(integer) 4
127.0.0.1:6379> ttl hello
(integer) 3

TYPE 用于获取指定键的数据类型

可能返回的结果为：none string list hash set zset stream (redis作为消息队列的时候会使用这个类型作为value)。

  • 命令语法
TYPE key

127.0.0.1:6379> set key1 111
OK
127.0.0.1:6379> type key1
string
127.0.0.1:6379> lpush key2 111 222 333
(integer) 3
127.0.0.1:6379> type key2
list
127.0.0.1:6379> sadd key3 111 222 333
(integer) 3
127.0.0.1:6379> type key3
set
127.0.0.1:6379> hset key4 field1 value1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> type key4
hash

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地质灾害是指全球地壳自然地质演化过程中&#xff0c;由于地球内动力、外动力或者人为地质动力作用下导致的自然地质和人类的自然灾害突发事件。由于降水、地震等自然作用下&#xff0c;地质灾害在世界范围内频繁发生。我国除滑坡灾害外&#xff0c;还包括崩塌、泥石流、地面沉…
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[数据结构]队列

[数据结构]队列

1.队列的概念及结构 队列&#xff1a;只允许在一端进行插入数据操作&#xff0c;在另一端进行删除数据操作的特殊线性表&#xff0c;队列具有先进先出 FIFO(First In First Out) 入队列&#xff1a;进行插入操作的一端称为队尾 出队列&#xff1a;进行删除操作的一端称为队头 2…
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2024/3/5打卡线性DP--最长上升子序列**

2024/3/5打卡线性DP--最长上升子序列**

题目&#xff1a; 给定一个长度为 N 的数列&#xff0c;求数值严格单调递增的子序列的长度最长是多少。 输入格式 第一行包含整数 N。 第二行包含 N 个整数&#xff0c;表示完整序列。 输出格式 输出一个整数&#xff0c;表示最大长度。 数据范围 1≤N≤1000&#xff0c; −10^…
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密码安全：保护你的数据不被入侵的重要性

密码安全：保护你的数据不被入侵的重要性

title: 密码安全&#xff1a;保护你的数据不被入侵的重要性 date: 2024/3/5 17:54:56 updated: 2024/3/5 17:54:56 tags: 密码安全个人隐私保护身份盗窃防护金融损失防范弱密码危害安全密码创建双因素认证 在数字时代&#xff0c;密码安全是保护个人和机构数据的关键。然而&am…
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