小啄学习日记

NoSQL数据库缓存与加速之Redis的部署与命令操作

一.缓存的概念

1.系统缓存：buffer与cache

2.缓存保存位置及分层结构

二.关系型数据库和非关系型数据库

1.关系型数据库

2.非关系型数据库

3.关系型数据库和非关系型数据库区别

3.1 数据存储方式不同

3.2 扩展方式不同

3.3 对事务性的支持不同

三.Redis的基本介绍

1.Redis是什么？

2.Redis的优点

四.编译安装部署Redis

五.Redis的命令工具

1.redis-cli：命令行工具，可以远程登录

1.1 登录本机Redis

1.2 指定远程主机登录

2.redis-benchmark：测试工具，检测Redis在本机的运行效率

六.Redis数据库常用基础命令

1.存放和获取数据

1.1 set：存放数据

1.2 get：获取数据

2.keys：查看数据库中的键

2.1 keys *：显示所有的key

2.2 keys 字符?：显示以该字符开头后面包含任意一位的数据

2.3 keys 字符??：显示以该字符开头后面包含任意两位的数据

2.4 keys 字符*：显示以该字符开头的数据

3.exists：判断键值是否存在

4.del：删除当前数据库的指定 key

5.type：获取 key 对应的 value 值类型

6.rename：对已有key 进行重命名（覆盖）

7.renamenx：对已有key 进行重命名，并检测新名是否存在，如果存在则不进行重命名（不覆盖）

8.dbsize：统计当前数据库中key的数目

9.config set requirepass：设置密码

10.config get requirepass：查看密码

11.config set requirepass ''：删除密码

七.Redis多数据库常用命令

1.select：多数据库间切换

2.move：多数据库间移动数据

3.清空数据库内数据

一.缓存的概念

缓存是为了调节速度不一致的两个或多个不同的物质的速度，在中间对速度较慢的一方起到加速作用，比如CPU的一级、二级缓存是保存了CPU最近经常访问的数据，内存是保存CPU经常访问硬盘的数据，而且硬盘也有大小不一的缓存，甚至是物理服务器的raid 卡有也缓存，都是为了起到加速CPU 访问硬盘数据的目的，因为CPU的速度太快了，CPU需要的数据由于硬盘往往不能在短时间内满足CPU的需求，因此CPU缓存、内存、Raid 卡缓存以及硬盘缓存就在一定程度上满足了CPU的数据需求，即CPU 从缓存读取数据可以大幅提高CPU的工作效率。

1.系统缓存：buffer与cache

buffer：缓冲也叫写缓冲，一般用于写操作，可以将数据先写入内存再写入磁盘，buffer 一般用于写缓冲，用于解决不同介质的速度不一致的缓冲，先将数据临时写入到里自己最近的地方，以提高写入速度，CPU会把数据先写到内存的磁盘缓冲区，然后就认为数据已经写入完成看，然后由内核在后续的时间在写入磁盘，所以服务器突然断电会丢失内存中的部分数据。

cache：缓存也叫读缓存，一般用于读操作，CPU读文件从内存读，如果内存没有就先从硬盘读到内存再读到CPU，将需要频繁读取的数据放在里自己最近的缓存区域，下次读取的时候即可快速读取。

2.缓存保存位置及分层结构

用户层: 浏览器DNS缓存,应用程序DNS缓存,操作系统DNS缓存客户端
代理层: CDN,反向代理缓存
Web层: Web服务器缓存
应用层 : 页面静态化

Nginx、PHP等web服务可以设置应用缓存以加速响应用户请求，另外有些解释性语言，比如：PHP/Python/Java不能直接运行，需要先编译成字节码，但字节码需要解释器解释为机器码之后才能执行，因此字节码也是一种缓存，有时候还会出现程序代码上线后字节码没有更新的现象。所以一般上线新版前,需要先将应用缓存清理,再上线新版。

另外可以利用动态页面静态化技术,加速访问,比如:将访问数据库的数据的动态页面,提前用程序生成静态页面文件html 电商网站的商品介绍,评论信息非实时数据等皆可利用此技术实现。

数据层: 分布式缓存,数据库

分布式缓存服务：Redis、Memcached

数据库：MySQL 查询缓存；innodb缓存、MYISAM缓存

系统层: 操作系统cache

物理层: 硬件缓存：磁盘cache, Raid Cache

CPU缓存(L1的数据缓存和L1的指令缓存)、二级缓存、三级缓存

磁盘缓存:Disk Cache

磁盘阵列缓存: Raid Cache,可使用电池防止断电丢失数据

二.关系型数据库和非关系型数据库

1.关系型数据库

一个结构化的数据库，创建在关系模型基础上 (二维表格模型)基础上
一般面向于记录
SQL语句(标准数据查询语言)，用于执行对关系型数据库中数据的检索和操作。包括：Oracle、MySQL、SQL Server、Microsoft Access、DB2等

优点：

1、安全性高(持久化)
2、事务处理能力强
3、任务控制制能力强
3、可以做日志备份、恢复、容灾的能力更强一点。

数据流向：

实例 --> 数据库 --> 表(table) --> 记录行(row)、数据字段(column) --> 存储数据

2.非关系型数据库

NoSQL (NoSQL=NotOnlySQL)，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。

优点：

1、数据保存在缓存中，利于读取速度/查询数据
2、架构中位置灵活
3、分布式、扩展性高

产生背景：

可用于应对 Web2.0 纯动态网站类型的三高问题

High performance——对数据库高并发读写需求

Huge Storage——对海量数据高效存储与访问需求

High Scalability && High Availability——对数据库高可扩展性与高可用性需求

数据流向：

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）

3.关系型数据库和非关系型数据库区别

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克服。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个表，这都需要通过提高计算机性能来。
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。
关系：纵向比如说硬件中添加内存
非关：横向天然分布式

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，并且易于回滚事务。
虽然NoSQL数据库也可以使用事务操作，但稳定性方面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面。

三.Redis的基本介绍

1.Redis是什么？

Redis是一个开源的、使用C语言编写的NoSOL数据库，Redis服务器程序是单进程模型。

Redis基于内存运行并支持持久化（支持存储在磁盘），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服务在一台服务器上可以同时启动多个Redis进程，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，当多个客户端同时访问时，服务器的处理能力是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会给服务器的CPU造成很大压力。即在实际生产环境中，需要根据实际的需求来决定开启多少个Redis进程。（一般建议开启2个，用作备份和抗高并发）
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。若CPU资源比较紧张，采用单进程即可。
官网地址：https://redis.io/

2.Redis的优点

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。、
支持丰富的数据类型:支持key-value、 Strings、Lists、Hashes ( 散列值)、Sets及OrderedSets等数据类型操作。 pS : string 字符串(可以为整形、浮点和字符型，统称为元素) list列表:(实现队列，元素不唯一，先入先出原则) set 集合:(各不相同的元素) hash hash散列值:( hash的key必须是唯一的) set /ordered sets集合/有序集合
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。
原子性: Redis所有操作都是原子性的。
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，是一个高性能的缓存，一般应用在Session缓存、队列、排行榜、计数器、最近最热文章、最近最热评论、发布订阅等。 Redis适用于数据实时性要求高、数据存储有过期和淘汰特征的、不需要持久化或者只需要保证弱一致性、逻辑简单的场景。

Redis单线程为什么快?

纯内存
非阻塞
避免线程切换和竞态消耗

注：在 Redis 6.0 中新增加的多线程也只是针对处理网络请求过程采用了多线性，而数据的读写命令，仍然是单线程处理的。

四.编译安装部署Redis

1.关闭防火墙和SElinux 并安装编译器

1. #关闭防火墙和SElinux 
systemctl stop firewalld
setenforce 0
 
2. #安装gcc gcc-c++ 编译器
yum install -y gcc gcc-c++ make

2.解压安装压缩包并编译安装

3. #切换至/opt目录，把下载好的安装包上传进来并解压
cd /opt/
rz -E
tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz 
 
4. #进入目录然后编译安装
cd /opt/redis-5.0.7/
make
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.执行install_server.sh脚本

5. #执行install_server.sh脚本
cd /opt/redis-5.0.7/utils 
./install_server.sh  #一路回车，指导让你输入路径这一步
#路径需要手动输入
Please select the redis executable path [] /usr/local/redis/bin/ redis-server
 
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/redis/bin/redis-cli     #客户端命令工具

4.优化路径并查端口是否打开

6. #优化路径并查端口是否打开
#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
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/
 
#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
ss -natp | grep redis

5.修改配置文件

7. #修改配置文件
vim /etc/redis/6379.conf
bind 127.0.0.1 192.168.79.28      		  #70行，添加监听的主机地址(本机ip)
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
 
8. #重启redis查看监听的地址
/etc/init.d/redis_6379 restart    #重启
ss -antp|grep redis

6.启动、停止、重启、查看服务

/etc/init.d/redis_6379 start      #启动服务
/etc/init.d/redis_6379 stop       #停止服务
/etc/init.d/redis_6379 restart    #重启服务
/etc/init.d/redis_6379 status     #查看服务状态