Redis基础知识整理

redis基础知识点

一、什么是redis及特点作用

Redis是用C语言开发的一个开源的高性能键值对（key-value）数据库。

• redis运行在内存中但是可以持久化到磁盘，所以它支持高速读写，及数据持久化。
• redis支持复杂的数据结构储存。
• redis支持数据备份，即master-slave模式的数据备份。所以可以运用主从复制实现读写分离

二、redis支持的数据类型

redis不仅支持key-value类型的数据，还支持其他复杂的数据类型。
redis主要支持的数据类型有5种：
String字符串，Hash哈希 ，List列表，Set集合，zset有序集合（sorted set）。

• String字符串
  string 类型是二进制安全的。 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。

#set 设置值
set key value
#get 取值
get value

• Hash哈希
  hash 是一个键值(key=>value)对集合。
  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。

# 如果key 被用过，需删除
del key
# hash 设置值
hmset key key1 value1 key2 value2
# hash 取值
hget key key1/key2

• List列表
  list 是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）。

# 如果有其他类型key，需删除，否则报错
del key
# list 设置值 
lpush key value1  //lpush头部添加，可以多次value设置
# list 取值
lrange key 0 10   //0 ,10 是范围 

• Set集合
  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)。

# 如果有其他类型key，需删除，否则报错
del key
# set 设置值
sadd key value1   //可以多次value设置
# set 取值
smembers key 

• zset有序集合
  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。

# 如果有其他类型key，需删除，否则报错
del key
# zset 设置值
zadd key 0 value1 //可以多次value设置; 0 是分数（次数），可重复
# zset 取值
zrangebyscore key 0 10  //通过分数排序去 0~10 之间的值

附：redis指令测试练习工具

redis指令测试练习工具

三、redis持久化

Redis 提供了两种持久化方式:RDB （Redis DataBase）（默认）和 AOF （Append Only File）。
ps : 持久化就是把内存的数据写到磁盘中去，防止服务宕机了内存数据丢失。

1、RDB

       在指定的时间间隔内，执行指定次数的写操作，则会将内存中的数据写入到磁盘中。即在指定目录下生成一个dump.rdb文件。redis 重启会通过加载dump.rdb文件恢复数据。

附：
redis.conf 配置文件中RDB持久化配置信息：

# RDB 持久化，快照保存频率
# 900秒内，如果超过1个key被修改，则发起快照保存
# 300秒内，如果超过10个key被修改，则发起快照保存
# 60秒内，如果1万个key被修改，则发起快照保存
save 900 1
save 300 10
save 60 10000

# 启用rdb文件压缩手段，默认为yes。
rdbcompression yes

2、AOF

Redis 默认不开启。是以文件形式存储。
       它的出现是为了弥补RDB的不足（数据的不一致性），所以它采用日志的形式来记录每个写操作，并追加到文件中。
       redis 重启 会根据日志文件的内容将 写指令从前到后执行一次以完成数据的恢复工作。

附：
redis.conf 配置文件中AOF持久化配置信息：

# 开启 AOF 持久化
appendonly yes

• RDB 与 AOF对比
  RDB 持久化适合大规模的数据恢复但它的数据一致性和完整性较差。
  AOF 的数据完整性比RDB高，但记录内容多了，会影响数据恢复的效率。
  需要手动开启AOF持久化方式，默认是每秒将写操作日志追加到AOF文件中。
  Redis 做缓存，可以关闭持久化。

四、redis事务

1、什么是redis事务

        redis事务是 一组命令集合，1.开启事务可以一次执行多条命令，一条事务中的所有命令会被序列化。
        2.其他客户端提交的命令请求不会插入到事务执行命令序列中。

2、redis事务过程

• 开始事务
• 入命令列（被序列化，按顺序执行）
• 执行事务

3、redis事务命令

注：不分大小写

# 1、开启一个事务
MULTI
# 2、执行事务
EXEC
# 3、放弃事务：客户端取消事务队列，退出事务
DISCARD
# 4、监控 一个或多个key,若其中一个key被修改，则事务不执行。
#   监控一直持续到EXEC命令结束
WATCH key [key ...]

4、redis事务注意示例

1. 事务队列存在错误命令，则EXEC执行事务，所有队列命令不成功
2. 事务队列存在语法性错误，则EXEC执行事务，队列中正确的命令执行有效 ===> 说明 redis事务 不回滚
3. WATCH 监控 某个key ,开启事务期间，若该key被其他客户端修改，则执行EXEC不成功。

附：事务的基本操作：

五、redis架构模式

• 单机模式
  特点：操作简单，易理解。
  不足：1、内存容量有限 2、处理能力有限 3、无法高可用。
• 主从模式
  特点：服务器分为两类角色：master（主服务器，一般负责写）；slave（从服务器，一般负责读）。可实现 读写分离。
  不足：1、无法保证高可用；2、没有解决 master 写的压力
• 哨兵
  特点：sentinel 分布式监控：master和slave；出现问题时：1.提醒通知，2.自动故障迁移.
  不足：1、主从模式，切换需要时间丢数据；2、没有解决 master 写的压力
• 集群模式
  1、Sentinel 高可用集群，主从复制，故障转移
  2、Cluster 高可用集群，配置简单，支持故障转移，动态增减节点，水平横向扩展（推荐）

架构分析：有图可以帮你更好的理解
Redis系统架构详解
架构具体实现：
Redis 系列文章导读

六、redis运用场景

会话缓存

        会话缓存是在项目中最常见的运用方式。redis做会话缓存（session cache），可以缓存一些用户常用信息和历史信息，再次访问时可以直接访问redis中的数据，速度很快，加强了用户体验

排行榜相关问题

        内存中对数字进行递增或递减的操作实现快，redis提供的集合（Set）和有序集合（Sorted Set）数据结构可以有效对排名等问题的快速处理。

redis发布订阅

        redis 发布订阅(pub/sub)是一种消息通信模式：发送者(pub)发送消息，订阅者(sub)接收消息。

分布式锁

运用背景：
        分布式锁：在分布式环境中，多个进程的同步访问临界资源，为了让其有序的访问某种临界资源，防止“脏数据”，用分布式锁解决该类问题。
现实解决：
        一般为了实现分布式锁，可以用zookeeper或 redis 作为具体的实现方式。（这里主要说redis）
        redis一般做缓存数据库，可以加快访问数据的速度。但也可以在分布式应用中用来实现分布式锁。1.在客户端访问目标资源时，有redis数据库控制访问权限（通过加锁，解锁）2. 通过加锁 setNX,解锁del,锁超时expire等设置实现有序的访问数据库资源。

七、redis 缓存击穿，缓存穿透，雪崩及解决方案

1、缓存击穿

• 缓存击穿： 某个key很热点，访问量很大，处于高并发的访问状态。当遇到key值过期等情况，则失效的瞬间，持续的并发击穿缓存，直接访问DB，造成数据压力大崩溃。
  特点： 单个key 引起的高并发

• 解决：1.事前：Redis 高可用，主从+哨兵，Redis cluster，避免全盘崩溃。
             2、事中：本地 ehcache 缓存 + Hystrix 限流+降级，避免MySQL 被打死。
             3、事后：Redis 持久化 RDB+AOF，一旦重启，自动从磁盘上加载数据，快速恢复缓存数据。

2、缓存穿透

• 缓存穿透： 缓存和数据库都没有该数据，用户不断发起请求，缓存查不到，会不断的请求数据库，导致数据库压力过大，严重会击垮数据库。
          例子：黑客发出的那 4000 个攻击，缓存中查不到，每次你去数据库里查，也查不到。
  举个栗子。数据库 id 是从 1 开始的，结果黑客发过来的请求 id 全部都是负数。这样的话，缓存中不会有，请求每次都“视缓存于无物”，直接查询数据库。这种恶意攻击场景的缓存穿透就会直接把数据库给打死。
• 解决：数据库中只要没查到，就写一个空值到缓存里去，比如 set -999 UNKNOWN。然后设置一个过期时间，这样的话，下次有相同的 key 来访问的时候，在缓存失效之前，都可以直接从缓存中取数据。

3、雪崩

• 雪崩： redis 突然宕机等情况，大量的key值失效，高并发的请求直接访问DB，导致DB压力大，甚至宕机，重启会再次宕机。
• 解决：1.事前：Redis 高可用，主从+哨兵，Redis cluster，避免全盘崩溃。
             2、事中：本地 ehcache 缓存 + Hystrix 限流+降级，避免MySQL 被打死。
             3、事后：Redis 持久化 RDB+AOF，一旦重启，自动从磁盘上加载数据，快速恢复缓存数据。

参考文档：
redis菜鸟教程

Redis 持久化之RDB和AOF