Redis学习笔记【09】 - 键管理

一、简介

本节将按照单个键、遍历键、数据库管理三个维度对一些通用命令进行介绍。

二、单个键管理

针对单个键的命令,前面几节已经介绍过一部分了,例如:type、del、object、exists、expire等,下面将介绍剩余的几个重要命令。

1、键重命名

rename key newkey

如:

127.0.0.1:6379> set python jedis
OK
127.0.0.1:6379> rename python java
OK
127.0.0.1:6379> get python
(nil)
127.0.0.1:6379> get java
"jedis"

Tip:如果在rename之前,键java已经存在,那么它的值也将被覆盖,如:

127.0.0.1:6379> set a b
OK
127.0.0.1:6379> set c d
OK
127.0.0.1:6379> rename a c
OK
127.0.0.1:6379> get a
(nil)
127.0.0.1:6379> get c
"b"

为了防止被强行rename,Redis提供民renamenx命令,确保只有newKey不存在时才被覆盖,如:

127.0.0.1:6379> set a b
OK
127.0.0.1:6379> set c d
OK
127.0.0.1:6379> renamenx a c
(integer) 0
127.0.0.1:6379> get a
"b"
127.0.0.1:6379> get c
"d"

在使用重命名命令时,有两点需要注意:

  • 由于重命名键期间会执行del命令删除旧的键,如果键对应的值比较大,会存在阻塞Redis的可能性,这点不要忽视。
  • 如果rename和renamenx中的key和newkey如果是相同的,在Redis3.2和之前的版本返回结果略有不同。Redis3.2中会返回OK,而之前的版本会提示错误。

2、随机返回一个键

randomkey

如:

127.0.0.1:6379> dbsize
(integer) 21
127.0.0.1:6379> randomkey
"user:1:follow"
127.0.0.1:6379> randomkey
"d"

3、键过期

前面章节有简单介绍键过期功能,它可以自动将带有过期时间的键删除,在许多应用场景都非常帮助。除了expire、ttl命令外,Redis还提供了expireat、pexpire、pexpireat、pttl、persist等一系列命令,下面分别进行说明:

  • expire key seconds:键在seconds秒后过期。
  • expireat key timestamp:键在秒级时间戳timestamp后过期。

如:

127.0.0.1:6379> set hi hhhhhhhhhha
OK
127.0.0.1:6379> expire hi 10
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl hi
(integer) 8
127.0.0.1:6379> pttl hi
(integer) 6104
127.0.0.1:6379> ttl hi
(integer) 3
127.0.0.1:6379> pttl hi
(integer) 2241
127.0.0.1:6379> ttl hi
(integer) -2
127.0.0.1:6379> pttl hi
(integer) -2

ttl命令和pttl都可以查询键的剩余时间,但是pttl精度更高可以达到毫秒级别,有3种返回结果:

  • 大于等于0的整数:键剩余的过期时间(ttl是秒,pttl是毫秒)。
  • -1:键没有设置过期时。
  • -2:键不存在。

expireat命令可以设置键的秒级过期时间戳,例如需要将键hello在2018-09-01 00:00:00(秒级时间戳为1535731200)过期,可以执行如下操作:

127.0.0.1:6379> expireat hello 1535731200
(integer) 1

此外,Redis2.6版本后提供了毫秒级的过期方案:

  • pexpire key milliseconds:键在milliseconds毫秒后过期。
  • pexpireat key milliseconds-timestamp:键在毫秒级时间戳timestamp后过期。

但无论使用过期时间还是时间戳,秒级还是毫秒级,有Redis内部最终使用的都是pexpireat。

在会用Redis相关过期命令时,需要注意以下几点:

1)如果expire key的键不存在,返回结果为0

2)如果过期时间为负值,键会立即被删除,犹如使用del命令一样

3)persist命令可以将键的过期时间清除

127.0.0.1:6379> hset hkey a b
(integer) 1
127.0.0.1:6379> expire hkey 50
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl hkey
(integer) 45
127.0.0.1:6379> persist hkey
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl hkey
(integer) -1

4)对于字符串型键,执行set命令会去掉过期时间,这个问题很容易在开发中被忽视。

127.0.0.1:6379> expire hello 60
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl hello
(integer) 51
127.0.0.1:6379> set hello seeeeeeeeee
OK
127.0.0.1:6379> ttl hello
(integer) -1

5)Redis不支持二级数据结构(例如哈希、列表)内部元素的过期功能,例如不能对列表类型的一个元素做过期时间设置。

6)setex命令作为 set + expire 的组合,但不是原子执行,同时减少了一次网络通讯的时间。

4、迁移键

迁移键功能非常重要,因为有时候我们只想把部分数据由一个Redis迁移到另一个Redis(例如从生产环境迁移到测试环境),Redis发展历程中提供了move、dump+restore、migrate三组迁移方法,它们的实现方式以及使用场景不太相同,下面分别介绍。

1)move

Redis学习笔记【09】 - 键管理_第1张图片

如上图所示,move命令用于在Redis内部进行数据迁移,Redis内部可以有多个数据库,彼此在数据上是相互隔离的,move key db就是把指定的键从源数据库移动到目标数据库中。但笔者认为多数据库功能不建议在生产环境使用,所以这个命令读者知道即可。

2)dump+restore

dump key 
restore key ttl value

dump+restore可以实现在不同的Redis实例之间进行数据迁移功能,整个迁移的过程分为两步:
a) 在源Redis上,dump命令会将键值序列化,格式采用的是RDB格式。
b) 在目标Redis上,restore命令将上面序列化的值进行还原,其中ttl参数代表过期时间,如果ttl=0代表没有过期时间。

注意:
第一,整个迁移过程并非原子性的,而是通过客户端分步完成的。第二,迁移过程是开启了两个客户端连接,所以dump的结果不是在源Redis和目标Redis之间进行传输。

例子演示:

//  1、在源Redis上执行dump 

127.0.0.1:6379> set hello 'hi, I am nosee.'
OK
127.0.0.1:6379> dump hello
"\x00\x0fhi, I am nosee.\a\x00\xd8Z\xbbCd=\x8b\xda"
127.0.0.1:6379> 
//  2、在目标Redis上执行restore

127.0.0.1:6380> get hello
(nil)
127.0.0.1:6380> restore hello 0 "\x00\x0fhi, I am nosee.\a\x00\xd8Z\xbbCd=\x8b\xda"
OK
127.0.0.1:6380> get hello
"hi, I am nosee."

上面两步对应的伪代码如下:

Redis sourceRedis = new Redis("sourceMachine", 6379);
Redis targetRedis = new Redis("targetMachine", 6380);
targetRedis.restore("hello", 0, sourceRedis.dump(key));

3)migrate

migrate host port key|"" destination-db timeout [copy] [replace] [keys key [key ...]]

migrate命令也是用户在Redis实例间进行数据迁移的,实际上migrate命令就是将dump、restore、del三个命令进行组合,从而简化了操作流程。

整个过程如下图所示,实现过程和dump+restore基本类似,但是有3点不太相同:第一,整个过程是原子执行的,不需要在多个Redis实例上开启客户端的,只需要在源Redis上执行migrate命令即可。第二,migrate命令数据传输直接在源Redis和目标Redis上完成的。第三,目标Redis完成restore后会发送OK给源Redis,源Redis接收后会根据migrate对应的选项来决定是否在源Redis上删除对应的键。

Redis学习笔记【09】 - 键管理_第2张图片

下面对migrate参数逐个说明:

  • host:目标Redis的IP地址。
  • port:目标Redis的端口。
  • key|"":在Redis 3.0.6版本之前,migrate只支持迁移一个键,所以此处是要迁移的键,但Redis 3.0.6版本之后支持迁移多个键,如果当前需要迁移多个键,此处为空字符串""。
  • destination-db:目标Redis的数据库索引,例如要迁移到0号数据库,这里就写0。
  • timeout:迁移的超时时间(单位为毫秒)。
  • [copy]:如果添加此选项,迁移后不删除源键。
  • [replace]:如果添加此选项,migrate不管目标Redis是否存在该键都会正常迁移进行数据覆盖。
  • [keys key [key ...]]:迁移多个键,例如要迁移key1、key2、key3,此处赶写“keys key1 key2 key3”。

示例情况1:源Redis有键hello,目标Redis没有:

//Redis实例6379上:
127.0.0.1:6379> migrate 127.0.0.1 6380 hello 0 1000
OK
127.0.0.1:6379> get hello
(nil)

//Redis实例6380上:
127.0.0.1:6380> get hello
"hi, I am nosee."

示例情况2:源Redis和目标Redis都有键hello:

//Redis实例6379上:
127.0.0.1:6379> set hello 'I am here.'
OK
127.0.0.1:6379> migrate 127.0.0.1 6380 hello 0 1000
(error) ERR Target instance replied with error: BUSYKEY Target key name already exists.
127.0.0.1:6379> migrate 127.0.0.1 6380 hello 0 1000 replace
OK

//Redis实例6380上:
127.0.0.1:6380> get hello
"I am here."

示例情况3:源Redis没有键hello:

127.0.0.1:6379> migrate 127.0.0.1 6380 hello 0 1000
NOKEY

多个键迁移示例:

//Redis实例6379上:
127.0.0.1:6379> mset key1 aaa key2 bbb key3 ccc
OK
127.0.0.1:6379> migrate 127.0.0.1 6380 "" 0 1000 keys key1 key2 key3
OK
127.0.0.1:6379> mget key1 key2 key3
1) (nil)
2) (nil)
3) (nil)

//Redis实例6380上:
127.0.0.1:6380> mget key1 key2 key3
1) "aaa"
2) "bbb"
3) "ccc"

三、遍历键

1、全量遍历键

keys pattern

如,获取所有的键:

127.0.0.1:6380> keys *
1) "key2"
2) "key3"
3) "key1"
4) "hello"

上面例子为了遍历所有的键,pattern直接使用星号,这是因为pattern使用的是glob风格的通配符:

  • *代表匹配任意字符。
  • ?代表匹配一个字符。
  • []代表匹配部分字符,例如[1,3]代表匹配1,3,[1-10]代表匹配1到10的任意数字。
  • \x用来做转义,例如要匹配星号、问题需要进行转义。

如:

127.0.0.1:6380> keys key?
1) "key2"
2) "key3"
3) "key1"
127.0.0.1:6380> keys key[1,3]
1) "key3"
2) "key1"

当需要遍历所有键时(例如检测过期或闲置时间、寻找大对象等),keys是一个不很有帮助的命令,例如想删除所有video字符串开头的键,可以执行如下操作:

redis-cli keys video* | xargs redis del

但是如果考虑到Redis的单线程架构就不那么美妙了,如果Redis包含了大量的键,执行keys命令很可能会造成Redis阻塞,所以在一般不建议在生产环境下使用keys命令。但有时确实有遍历键的需求该怎么办,可以在以下三种情况使用:

  • 在一个不对外提供服务的Redis从节点上执行,这样不会阻塞到客户端的请求,但是会影响到主从复制。
  • 如果确认键值总数确实比较少,可以执行该命令。
  • 使用下面要介绍的scan命令渐进式的遍历所有键,可以有效防止阻塞。

2、渐进式遍历

scan cursor [MATCH pattern] [COUNT count]
  • cursor是必需参数,实际上cursor是个游标,第一次遍历从0开始,每次scan遍历完都会返回当前游标的值,直到游标值为0,表示遍历结束。
  • match pattern是可靠参数,它的作用是做模式的匹配,这点和keys的模式匹配很像。
  • count number是可选参数,它我作用是要表明每次要遍历的键个数,默认值为10,此参数可以适当增大。

现有一个Redis有26个键,现在要遍历所有键,使用scan命令效果的操作如下。第一次执行scan 0,返回结果分为两个部分:第一个部分5是下次scan需要的cursor,第二个部分是10个键:

127.0.0.1:6380> keys *
 1) "key5"
 2) "key7"
 3) "keyd"
    .
    .
    .
22) "hello" //共22个键

127.0.0.1:6380> scan 0
1) "5"
2)  1) "key5"
    2) "key9"
    3) "key6"
    4) "key2"
    5) "key7"
    6) "keye"
    7) "a1"
    8) "keyb"
    9) "a4"
   10) "key3"

使用新的cursor=5,执行scan 5

127.0.0.1:6380> scan 5
1) "31"
2)  1) "keyd"
    2) "a6"
    3) "key1"
    4) "a7"
    5) "keya"
    6) "keyc"
    7) "key4"
    8) "a2"
    9) "a3"
   10) "a5"

这次得到的cursor=31,继续执行scan 31得到结果corsor变为0,说明所有的键已经被遍历过了:

127.0.0.1:6380> scan 31
1) "0"
2) 1) "key8"
   2) "hello"

除了scan以外,Redis提供了面向哈希类型、集合类型、有序集合的扫描遍历命令,解决诸如hgetall、smembers、zrange可能产生阻塞问题,对应的命令分别是hscan、sscan、zscan,它们的用法和scan基本类似。

四、数据库管理

Redis提供了几个面向Redis数据库的操作,它们分别是dbsize、select、flushdb/flushall命令。

1、切换数据库

select dbIndex

许多关系型数据库,例如MySQL支持在一个实例下有多个数据库存在的,但是与关系型数据库用字符来区分不同数据库名不同,Redis只是用数字作为多个数据库的实现。Redis默认配置中是有16个数据库的,不同数据库之间的数据没有任何关联,甚至可以存在相同的键。

127.0.0.1:6380> get hello   # 默认进到的是0号数据库
"I am here."
127.0.0.1:6380> select 15   # 切换到15号数据库
OK
127.0.0.1:6380[15]> get hello   # 15号数据库没有设置hello
(nil)

Redis默认使用的就是0号数据库,当选择其它数据库时会有[index]的前缀标识,其中index就是数据库的索引下标。

Redis学习笔记【09】 - 键管理_第3张图片
使用select命令切换数据库

注意:该功能目前版本已经被逐渐弱化。

2、flushdb/flushall

flushdb/flushall命令用于清除数据库,两者的区别是flushdb只清除当前数据库,flushall会清除所有数据库。

flushdb/flushall命令可以非常方便的清除数据,但是也带来两个问题:

  • flushdb/flushall命令会将所有数据清除,一旦误操作后果不堪设想,后面会介绍rename-command配置规避这个问题,以及如何在误操作后快速恢复数据。
  • 如果当前数据键值数量比较多,flushdb/flushall存在阻塞Redis的可能性。

所以在使用flushdb/flushall 时一定要小心谨慎。

参考:

《Redis开发与运维》 付磊 & 张益军

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