Redis

典型的非关系型数据库，那么什么叫非关系型数据库？

不保证关系数据的ACID特性

那么什么叫ACID，是指数据库管理系统在写入或更新资料的过程中，为保证事务是正确可靠的，所必须具备的四个特性：原子性、一致性、隔离性、持久性。

原子性：

        一个事务必须被视为一个不可分割的最小工作单元，整个事务中的所有操作要么全部提交成功，要么全部失败回滚，对于一个事务来说，不可能只执行其中的一部分操作，这就是事务的原子性。

一致性：

        数据库总是从一个一致性的状态转换到另一个一致性的状态。

隔离性：

        并发事务之间互相影响的程度，比如一个事务会不会读取到另一个未提交的事务修改的数据

持久性：

        一旦事务提交，则其所做的修改就会永久保存到数据库中,此时即使系统崩溃，修改的数据也不会丢失

Redis快的原因：

        1、redis完全基于内存：绝大部分请求是纯粹的内存操作，非常快速。

        2、数据结构简单：redis中的数据结构是专门进行设计的。

        3、采用单线程模型，避免了不必要的上下文切换和竞争条件：也不存在多线程或者多线程切换而消耗CPU, 不用考虑各种锁的问题, 不存在加锁, 释放锁的操作, 没有因为可能出现死锁而导致性能消耗

        4、使用了多路IO复用模型：非阻塞IO

常用数据类型：

字符串 ：String

散列（0或1）：Hash

列表：List

集合：Set

有序集合：Sorted Set（zset）

String(字符串)	1.重复设置会覆盖 2.获取不存在的key返回nil（与go语言的空类型一致） 3.setnx:设置锁的一种（set if not exit）	1.设置指定 key 的值:set key value 2.获取指定 key 的值:get key 3.指定过期时间:setex key time value 4.获取key对应值的长度：strlen key 5.只有在 key 不存在时设置 key 的值:setnx key value 6.给指定的值加一  incr key 7.给指定的值减一  decr key
Hash(字典)	1.是一个 string 类型的 field（字段） 和 value（值） 的映射表，hash 特别适合用于存储对象（类似于go语言的map或者slice） 2.重复设置会覆盖	1.设置值：Hset key field value 2.获取值：hget key field 3.获取全部的field名称：hkeys key 4.获取全部的filed和对应值：HGETALL key 5.删除：hdel key field 6.获取所有指：hvals key
List(列表)	获取数据关键字：lrange(go语循环用range for)	1.插入：lpush key value 2.插入数据的头部：lpush key value1 values 3.获取数据：lrange key start end 4.获取队列长度：llen key 5.删除：lpop
Set(集合)	无序集合	1.插入数据:sadd key value 2.插入多个：sadd key value1 value2 3.获取全部数据：smembers key 4.移除：spop key 5.获取交集：sinter key1 key2
Sorted Set(有序集合)	数据插入集合时,已经进行天然排序（可以利用score坐标标准排序：排行榜）	1.添加一个或者多个数据：zadd key score1 member1 score2 member2 2.获取数据分数：zscore key member 3.获取成员个数：zcard key 4.获取成员：zrange key start end 5.获取全部的数据：zrange key start end withscores 6.移除：zrem key member 7.给指定成员加数据量： incrementzincrby key increment member 8.获取范围排名：zrevrange key start end

其他数据类型：

HyperLogLogs（基数统计）

Bitmap （位存储）

geospatial (地理位置)

缓存穿透

        一些恶意的请求会故意查询不存在的key，请求量很大，就会对后端系统造成很大的压力。这就叫做缓存穿透

解决方案：

        1.对查询结果为空的情况也进行缓存，缓存时间设置短一点，或者该key对应的数据insert之后清理缓存。

        2.对一定不存在的key进行过滤。可以把所有的可能存在的key放到一个大的Bitmap中，查询时通过该Bitmap过滤。

缓存雪崩

        当缓存服务器重启或者大量缓存集中在某一时间段失效，这样在失效的时候，会给后端系统带来很大的压力，导致系统崩溃。

解决方案：

        1.在缓存失效后，通过加锁或者队列来控制读数据库写缓存的线程数量。比如对某个key只允许一个线程查询数据和写缓存，其它线程等待；

        2.做二级缓存，不同的key，设置不同的过期时间，让缓存失效的时间尽量均匀；

缓存击穿

        产生缓存雪崩的原因：redis中的某个热点key过期，但是此时有大量的用户访问该过期key

提前对热点数据进行设置

Redis持久化有几种方式？

        redis提供了两种持久化的方式，分别是RDB（Redis DataBase）和AOF（Append Only File）。

        RDB：将存储的数据生成快照并存储到磁盘等介质上；

        AOF：将redis执行过的所有写指令记录下来，在下次redis重新启动时，只要把这些写指令从前到后再重复执行一遍，就可以实现数据恢复了。

        其实RDB和AOF两种方式也可以同时使用，在这种情况下，如果redis重启的话，则会优先采用AOF方式来进行数据恢复，这是因为AOF方式的数据恢复完整度更高，但是RDB体积小，会更快

redis加锁分类

redis能用的的加锁命令分别是 INCR、SETNX、SET

1. 第一种锁命令INCR

        这种加锁的思路是， key 不存在，那么 key 的值会先被初始化为 0 ，然后再执行 INCR 操作进行加一。

然后其它用户在执行 INCR 操作进行加一时，如果返回的数大于 1 ，说明这个锁正在被使用当中。

    1、 客户端A请求服务器获取key的值为1表示获取了锁

    2、 客户端B也去请求服务器获取key的值为2表示获取锁失败

    3、 客户端A执行代码完成，删除锁

    4、 客户端B在等待一段时间后在去请求的时候获取key的值为1表示获取锁成功

    5、 客户端B执行代码完成，删除锁

    $redis->incr($key);

    $redis->expire($key, $ttl); //设置生成时间为1秒

2. 第二种锁SETNX(set if not exists)

        这种加锁的思路是，如果 key 不存在，将 key 设置为 value，如果 key 已存在，则 SETNX 不做任何动作,成功返回1，失败返回0

    1、 客户端A请求服务器设置key的值，如果设置成功就表示加锁成功

    2、 客户端B也去请求服务器设置key的值，如果返回失败，那么就代表加锁失败

    3、 客户端A执行代码完成，删除锁

    4、 客户端B在等待一段时间后在去请求设置key的值，设置成功

    5、 客户端B执行代码完成，删除锁

    $redis->setNX($key, $value);

    $redis->expire($key, $ttl);

3. 第三种锁SET

        上面两种方法都有一个问题，会发现，都需要设置 key 过期。那么为什么要设置key过期呢？如果请求执行因为某些原因意外退出了，导致创建了锁但是没有删除锁，那么这个锁将一直存在，以至于以后缓存再也得不到更新。于是乎我们需要给锁加一个过期时间以防不测。

        但是借助 Expire 来设置就不是原子性操作了。所以还可以通过事务来确保原子性，但是还是有些问题，所以官方就引用了另外一个，使用 SET 命令本身已经从版本 2.6.12 开始包含了设置过期时间的功能。

 Redis的过期策略有哪些

        1.惰性删除  

        2.定期删除

redis集群：

1.主从复制

        主从复制，是指将一台Redis服务器的数据，复制到其他的Redis服务器。前者称为主节点(master)，后者称为从节点(slave)；数据的复制是单向的，只能由主节点到从节点。

作用：

        1.数据冗余：主从复制实现了数据的热备份，是持久化之外的一种数据冗余方式。

        2.故障恢复：当主节点出现问题时，可以由从节点提供服务，实现快速的故障恢复；实际上是一种服务的冗余。

        3.负载均衡：在主从复制的基础上，配合读写分离，可以由主节点提供写服务，由从节点提供读服务，分担服务器负载；尤其是在写少读多的场景下，通过多个从节点分担读负载，可以大大提高Redis服务器的并发量。

        4.高可用基石：除了上述作用以外，主从复制还是哨兵和集群能够实施的基础，因此说主从复制是Redis高可用的基础。

        5.主从库之间采用的是读写分离的方式。

2.分片模式

范围分区
        最简单的分区方式是按范围分区，就是映射一定范围的对象到特定的Redis实例。比如，ID从0到10000的用户会保存到实例R0，ID从10001到 20000的用户会保存到R1，以此类推。这种方式是可行的，并且在实际中使用，不足就是要有一个区间范围到实例的映射表。这个表要被管理，同时还需要各 种对象的映射表，通常对Redis来说并非是好的方法。主要思想：分段

哈希分区
        另外一种分区方法是hash分区。这对任何key都适用，也无需是object_name:这种形式，像下面描述的一样简单：用一个hash函数将key转换为一个数字，比如使用crc32 hash函数。对key foobar执行crc32(foobar)会输出类似93024922的整数。主要思想：取模

3.哨兵模式

作用：

        1.集群监控：负责监控 redis master 和 slave 进程是否正常工作。

        2.消息通知：如果某个 redis 实例有故障，那么哨兵负责发送消息作为报警通知给管理员。

        3.故障转移：如果 master node 挂掉了，会自动转移到 slave node 上。

        4.配置中心：如果故障转移发生了，通知 client 客户端新的 master 地址。

        5.哨兵至少需要 3 个实例，来保证自己的健壮性。哨兵 + redis 主从的部署架构，是不保证数据零丢失的，只能保证 redis 集群的高可用性。

lua脚本：

执行	EVAL script numkeys key [key ...] arg [arg ...]
执行	EVALSHA sha1 numkeys key [key ...] arg [arg ...]
查看指定的脚本是否已经被保存在缓存当中	SCRIPT EXISTS script [script ...]
从缓存中移除所有脚本	SCRIPT FLUSH
杀死当前正在运行的 脚本	SCRIPT KILL
将脚本添加到脚本缓存中（不会马上执行）	SCRIPT LOAD script

安装（windows环境下）：

        1.下载地址（下载zip包）：https://github.com/tporadowski/redis/releases

       

        2.链接客户端命令：redis-server.exe redis.windows.conf

        

        3.运行redis命令：redis-cli.exe -h 127.0.0.1 -p 6379

        4.测试：

        

        

总结：

        本篇文章介绍了redis的基础知识，基本上都是面试会经常问到的，至于常用的一些命令放在了常用数据类型那里，其他数据类型也是有很大用处的，比如GEO(地理位置)存储地理位置，里面有可以用来计算距离的方法，附近的人就是使用这个功能来实现的，在本人看来，redis作为一个工具大家都会，关键是搭建使用的方法，这个点才是关键点，使用得好才能将工具最大的效果发挥出来，实现开发的最优解，所以简单的列举属性和使用方法，最终对redis的理解还是要多动手多实践，只有多踩坑才能更好的了解和使用redis，这个适用于任何工具类。