NoSQL 之 Redis（一）（关系数据库与非关系数据库、Redis 的简介、安装部署及常用工具）

---

一、关系数据库和非关系数据库

1.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
• 主流的关系型数据库包括 Ocacle、MySQL、SQL Server、Microsoft、Access、DB2 等
• 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

2.非关系型数据库

• NoSQL (NoSQL = Not Only SQL )，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
• 主流的 NoSQL 数据库有 Redis、 MongBD、 Hbase、 Memcached 等

3.区别

3.1 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

3.2 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客服。虽然 SQL 数据库有很大扩展空间，但最终肯定会达到纵向扩展的上限
• 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

3.3 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，并且易于回滾事务
• 虽然 NoSQL 数据库也可以使用事务操作，但稳定性方而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而

4.非关系型数据的产生背景

• 关系型数据库和非关系型数据库都有各自的特点与应用场景，两者的紧密结合将会给 Web2.0 的数据库发展带来新的思路
• 关系数据库关注在关系上，非关系型数据库关注在存储上
• 例如，在读写分离的 MySQL 数据库环境中，可以把经常访问的数据存储在非关系型数据库中，提升访问速度
• 需求驱动发展：
  • 对数据库高并发读写的需求
  • 对海量数据高效存储与访问的需求
  • 对数据库高扩展性与高可用性的需求

5.小结

• 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）

---

二、Redis 简介

1.Redis 概述

• Redis 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，也就是说，在一台服务器上可以同时启动多个 Redis 进程，但 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，但有多个客户端同时访问时，服务器的处理能力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也会给服务器的 CPU 造成很大压力
• 总结：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，而若 CPU 资源比较紧张，采用单进程即可

2.Redis 的优点

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. 支持丰富的数据类型：支持 key-value、Strings、Lists、Hashes、Sets 及 Ordered Sets 等数据类型操作
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
5. 支持数据备份：即 master-salve 模式的数据备份

Redis 作为基于内存运行的数据库，缓存是其最常应用的场最之一
除此之外，Redis 常见应用场景还包括获取最新 N 个数据的操作、排行榜类应用、计数器应用、存储关系、实时分析系统、日志记录

3.Redis 与 Memcached 的区别

/	Memcached	Redis
类型	Key-value 数据库	Key-value 数据库
过期策略	支持	支持
数据类型	单一数据类型	五大数据类型
持久化	不支持	支持
主从复制	不支持	支持
虚拟内存	不支持	支持

---

三、Redis 安装部署

1.解压软件包

• 下载软件包传送门：redis-5.0.7.tar.gz（提取码：qwer）
• 将下载好的软件包传至 /opt/ 目录下

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

yum -y install gcc gcc-c++ make

cd /opt
tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt/

2.源码编译安装

cd redis-5.0.7/
make -j 4
make PREFIX=/usr/local/redis install

#由于 Redis 源码包中直接提供了 Makefile 文件，所以在解压完软件包后，不用先执行./configure 进行配置
#可直接执行 make 与 make install 命令进行安装

3.设置 Redis 相关配置文件

cd /opt/redis-5.0.7/utils/

#执行软件包提供的 install_server.sh 脚本文件来设置 Redis 服务所需要的相关配置文件
./install_server.sh
......
Please select the redis executable path [/usr/local/bin/redis-server] /usr/local/redis/bin/redis-server
#一直回车，直到出现以下选项，手动修改为“/usr/local/bin/redis-server”
#注意，需要一次性正确输入，且输入错误了无法更改，只能重来

Selected config：
Port：	6379	默认侦听端口为 6379
Config file：	/etc/redis/6379.conf	配置文件路径
Log file：	/var/log/redis_6379.log	日志文件路径
Data dir	/var/lib/redis/6379	数据文件路径
Executable：	/usr/local/redis/bin/redis-server	可执行文件路径
Cli Executable：	/usr/local/bin/redis-cli	客户端命令工具

ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/
#把 redis 的可执行程序文件放入路径环境变量的目录中便于系统识别
#这里可看看到，配置完成后是已默认完成了这一步

netstat -natp | grep "redis"
#当 install_server.sh 脚本运行完毕，Redis 服务就已经启动，默认侦听端口为 6379

vim /etc/redis/6379.conf
#修改配置参数

bind 127.0.0.1 192.168.126.15       #70行，添加监听的主机地址
port 6379                           #93行，Redis 默认的监听端口
daemonize yes                       #137行，启用守护进程
pidfile /var/run/redis_6379.pid     #159行，指定 PID 文件
loglevel notice                     #167行，日志级别
logfile /var/log/redis_6379.log     #172行，指定日志文件

4.查看运行状态

/etc/init.d/redis_6379 restart
#重启服务，使配置生效

/etc/init.d/redis_6379 status
#查看状态

Redis 服务控制（命令行）	解释
/etc/init.d/redis_6379 stop	停止
/etc/init.d/redis_6379 start	启动
/etc/init.d/redis_6379 restart	重启
/etc/init.d/redis_6379 status	状态

---

四、Redis 常用工具

1.Redis 命令工具

命令行	解释
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-cli	Redis 命令行工具

2.Redis-cli 命令行工具

语法：

redis-cli -h host -p port -a password

例：
redis-cli -h 192.168.126.15 -p 6379

常用选项	解释
-h	指定远程主机
-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此选项

若不添加任何选项表示，则使用 127.0.0.1:6379 连接本机上的 Redis 数据库

3.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]

常用选项	解释
-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	1=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-benchmark -h 192.168.126.15 -p 6379 -c 100 -n 100000
#向 IP 地址为 192.168.126.15，端口为 6379 的 Redis 服务器发送 100 个并发连接与 100000 个请求以测试性能

redis-benchmark -h 192.168.126.15 -p 6379 -q -d 100
#测试存取大小为 100 字节的数据包的性能

redis-benchmark -t set,lpush -n 100000 -q
#测试本机上 Redis 服务在进行 set 与 lpush 操作时的性能