NoSQL之 Redis配置与优化

文章目录

  • 一.关系数据库与非关系型数据库
    • 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
    • 4.非关系型数据库产生背景
  • 二.Redis简介
    • 1.了解Redis
    • 2.Redis 具有以下几个优点
    • 3.Redis为何这么快
  • 三.Redis 安装及应用
    • 1.Redis 安装部署
    • 2.Redis 命令工具
      • 2.1 redis-cli 命令行工具
      • 2.2 redis-benchmark 测试工具
    • 3.Redis 数据库常用命令
      • 3.1 keys 命令可以取符合规*或?等选项来使用
      • 3.2 exists 命令可以判断键值是否存在
      • 3.3 del 命令可以删除当前数据库的指定 key
      • 3.4 type 命令可以获取 key 对应的 value 值类型
      • 3.5 rename 命令是对已有 key 进行重命名。(覆盖)
      • 3.6 renamenx 命令的作用是对已有 key 进行重命名,并检测新名是否存在,如果目标 key 存在则不进行重命名。(不覆盖)
      • 3.7 dbsize 命令的作用是查看当前数据库中 key 的数目。
      • 3.8 使用config set requirepass yourpassword命令给redis数据库设置密码
    • 4.Redis 多数据库常用命令
      • 4.1 多数据库间切换
      • 4.2 多数据库间移动数据
      • 4.3 清除数据库内数据
  • 四、总结
    • 1. 非关系型数据库与关系型数据库
    • 2.关系数据库和非关系型数据库数据流向

一.关系数据库与非关系型数据库

1.关系型数据库

(1)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。
(2)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。
(3) 主流的关系型数据库包括 Oracle、MySQL、SQL Server、Microsoft Access、DB2、PostgreSQL 等。

2.非关系型数据库

(1)除了主流的关系型数据库外的数据库,都认为是非关系型。
(2)不需要预先建库建表定义数据存储表结构,每条记录可以有不同的数据类型和字段个数(比如微信群聊里的文字、图片、视频、音乐等)。
(3)主流的 NoSQL 数据库有 Redis、MongBD、Hbase、Memcached 等。

3.关系型数据库和非关系型数据库区别

(1)数据存储方式不同

  • 关系型数据天然就是表格式的,存储在数据表的行和列中。数据表关联协作存储,容易提取数据。
  • 非关系型数据不适合存储在数据表的行和列中,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。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。

(2)扩展方式不同
因为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,提高处理能力,使用速度更快速的计算机,处理相同的数据集更快。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。

  • NoSQL数据库是横向扩展的。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。

    总:

    关系:纵向 比如说硬件中添加内存
    非关:横向 天然分布式

(3)对事务性的支持不同
如果计数据操作需要高事务性或者复杂数据查询需要控制执行划,

  • 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。
  • NoSQL数据库也可以使用事务操作,稳定性方面比关系型数据库低,因在操作的扩展性和大数据量处理方面。

4.非关系型数据库产生背景

可用于应对 Web2.0 纯动态网站类型的三高问题。
(1)High performance——对数据库高并发读写需求
(2)Huge Storage——对海量数据高效存储与访问需求
(3)High Scalability && High Availability——对数据库高可扩展性与高可用性需求

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。
Mysql 高热数据——redis
web——redis——mysql
CPU——内存/缓存—磁盘

二.Redis简介

1.了解Redis

(1)Redis是一个开源的、使用 C 语言编写的 NoSQL 数据库。
(2)基于内存运行并支持持久化,采用key-value(键值对)的存储形式。

(3)单进程模型,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。若CPU资源比较紧张,采用单进程。

2.Redis 具有以下几个优点

(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(键值)、Strings(字符串)、Lists(列表)、Hashes(哈希散列值)、Sets(有序) 及 Sorted Sets(无序排序) 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景之一。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为何这么快

(1)Redis是一款纯内存结构,避免了磁盘I/o等耗时操作。
(2)Redis命令处理的核心模块为单线程,减少了锁竞争,以及频繁创建线程和销毁线程的代价,减少了线程上下文切换的消耗。
(3)采用了 I/O 多路复用机制,大大提升了并发效率。

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。

三.Redis 安装及应用

1.Redis 安装部署

#关闭防火墙、安全机制
systemctl stop firewalld
setenforce 0
#安装编译 C 和 C++ 程序所需的工具和库
yum install -y gcc gcc-c++ make
#将redis移到/opt下,解压
tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt/
#编译安装
cd /opt/redis-5.0.7/
make -j2 && make install
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。
#执行软件包提供的 install_server.sh 脚本文件设置 Redis 服务所需要的相关配置文件
cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
......					#一直回车
Please select the redis executable path [/usr/local/bin/redis-server] /usr/local/redis/bin/redis-server  	#需要手动修改为 /usr/local/redis/bin/redis-server ,注意要一次性正确输入

注:

Selected config:

#默认侦听端口为6379

Port : 6379

#配置文件路径

Config file : /etc/redis/6379.conf

#日志文件路径

Log file : /var/log/redis_6379.log

#数据文件路径

Data dir : /var/lib/redis/6379

#可执行文件路径

Executable : /usr/local/redis/bin/redis-server

#客户端命令工具

Cli Executable : /usr/local/bin/redis-cli

#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,默认监听端口为 6379
netstat -natp | grep redis

在这里插入图片描述

#Redis 服务控制
/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
#修改配置 /etc/redis/6379.conf 参数
vim /etc/redis/6379.conf
bind 127.0.0.1 192.168.245.116				#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

NoSQL之 Redis配置与优化_第1张图片

/etc/init.d/redis_6379 restart

在这里插入图片描述

2.Redis 命令工具

命令工具 注解
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

2.1 redis-cli 命令行工具

(1)语法

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

(2)示例

redis-cli -h 192.168.245.116 -p 6379
#默认本虚拟机上的redis数据库
redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379

2.2 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。
(1)基本的测试语法

redis-benchmark [选项] [选项值]。
命令 注释
-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。

(2)示例

#向 IP 地址为 192.168.245.116、端口为 6379 的 Redis 服务器发送 100 个并发连接与 100000 个请求测试性能
[root@test3 bin]# redis-benchmark -h 192.168.245.116 -p 6379 -c 100 -n 100000

注释:
====== MSET (10 keys) ======
  100000 requests completed in 0.61 seconds
  100 parallel clients
  3 bytes payload
  keep alive: 1

97.77% <= 1 milliseconds
100.00% <= 1 milliseconds
163132.14 requests per second

        MSET(10个键)
0.61秒内完成100000次请求100个并行客户端
3字节负载保持活力:1
97.77%<=1毫秒
每秒100.00%<=1毫秒163132.14个请求
#测试存取大小为 100 字节的数据包的性能
redis-benchmark -h 192.168.245.116 -p 6379 -q -d 100

注释:
MSET (10 keys): 153139.36 requests per second

MSET(十个键):每秒15313936次请求
#测试本机上 Redis 服务在进行 set 与 lpush 操作时的性能
redis-benchmark -t set,lpush -n 100000 -q

注释:
SET: 184162.06 requests per second
LPUSH: 190114.06 requests per second

设置:每秒184162.06次请求
LPUSH:每秒190114.06次请求

3.Redis 数据库常用命令

(1)语法格式

set:存放数据,命令格式为 set key value
get:获取数据,命令格式为 get key

(2)示例

[root@test3 bin]# redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379
127.0.0.1:6379> set test zjf
OK
127.0.0.1:6379> get test
"zjf"

3.1 keys 命令可以取符合规*或?等选项来使用

#准备测试数据
127.0.0.1:6379> set h1 1
127.0.0.1:6379> set h2 2
127.0.0.1:6379> set h3 3
127.0.0.1:6379> set c1 4
127.0.0.1:6379> set c5 5
127.0.0.1:6379> set c66 5
127.0.0.1:6379> set c88 8
#查看当前数据库中所有键
127.0.0.1:6379> keys *

1) "myset:__rand_int__"
 2) "h3"
 3) "c5"
 4) "key:__rand_int__"
 5) "mylist"
 6) "h1"
 7) "c1"
 8) "c88"
 9) "c66"
10) "h2"
11) "counter:__rand_int__"
12) "test"
#查看当前数据库中以 c 开头的数据
127.0.0.1:6379> keys c*
1) "c5"
2) "c1"
3) "c88"
4) "c66"
5) "counter:__rand_int__"
#查看当前数据库中以 c 开头后面包含任意一位的数据
127.0.0.1:6379> keys c?
1) "c5"
2) "c1"
#查看当前数据库中以 c 开头后面包含任意两位的数据
127.0.0.1:6379> keys c??
1) "c88"
2) "c66"

3.2 exists 命令可以判断键值是否存在

#判断 test 键是否存在
127.0.0.1:6379> exists test
# 1 表示 teacher 键是存在
(integer) 1
127.0.0.1:6379> exists test1
# 0 表示 tea 键不存在
(integer) 0

3.3 del 命令可以删除当前数据库的指定 key

#查看库
127.0.0.1:6379> keys *
 1) "myset:__rand_int__"
 2) "h3"
 3) "c5"
 4) "key:__rand_int__"
 5) "mylist"
 6) "h1"
 7) "c1"
 8) "c88"
 9) "c66"
10) "h2"
11) "counter:__rand_int__"
12) "test"
#删除c1
127.0.0.1:6379> del c1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> get c1
#空值,删除成功
(nil)

3.4 type 命令可以获取 key 对应的 value 值类型

127.0.0.1:6379> type h3
string

3.5 rename 命令是对已有 key 进行重命名。(覆盖)

(1)命令格式

rename 源key 目标key

使用rename命令进行重命名时,无论目标key是否存在都进行重命名,且源key的值会覆盖目标key的值。

在实际使用过程中,建议先用 exists 命令查看目标 key 是否存在,然后再决定是否执行 rename 命令,以避免覆盖重要数据。

127.0.0.1:6379> keys h*
1) "h3"
2) "h1"
3) "h2"

127.0.0.1:6379> rename h2 h22
OK
127.0.0.1:6379> keys h*
1) "h3"
2) "h1"
3) "h22"
127.0.0.1:6379> get c66
"5"
127.0.0.1:6379> get c88
"8"
127.0.0.1:6379> rename c66 c88
OK
127.0.0.1:6379> get c66
(nil)
127.0.0.1:6379> get c88
"5"

3.6 renamenx 命令的作用是对已有 key 进行重命名,并检测新名是否存在,如果目标 key 存在则不进行重命名。(不覆盖)

(1)格式

renamenx 源key 目标key

(2)示例

127.0.0.1:6379> get test
"hh"
127.0.0.1:6379> get c88
"5"
127.0.0.1:6379> rename c88 text
OK
127.0.0.1:6379> get text
"5"
127.0.0.1:6379> get c88
(nil)
127.0.0.1:6379> rename test text
OK
127.0.0.1:6379> get text
"hh"
127.0.0.1:6379> get test
(nil)

3.7 dbsize 命令的作用是查看当前数据库中 key 的数目。

127.0.0.1:6379> dbsize
(integer) 8
127.0.0.1:6379> keys *
1) "myset:__rand_int__"
2) "h3"
3) "key:__rand_int__"
4) "mylist"
5) "h1"
6) "h22"
7) "text"
8) "counter:__rand_int__"

3.8 使用config set requirepass yourpassword命令给redis数据库设置密码

127.0.0.1:6379> config set requirepass 123456
OK
#使用config get requirepass命令查看密码(一旦设置密码,必须先验证通过密码,否则所有操作不可用)
[root@test3 bin]# redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379
127.0.0.1:6379> keys *
(error) NOAUTH Authentication required.
127.0.0.1:6379> auth 123456
OK
127.0.0.1:6379> config get requirepass
1) "requirepass"
2) "123456"

4.Redis 多数据库常用命令

Redis 支持多数据库,Redis 默认情况下包含 16 个数据库,数据库名称是用数字 0-15 来依次命名的。
多数据库相互独立,互不干扰。

4.1 多数据库间切换

(1)命令格式

select 序号

使用 redis-cli 连接 Redis 数据库后,默认使用的是序号为 0 的数据库。

(2)示例

#切换至序号为 10 的数据库
127.0.0.1:6379> select 10
OK
#切换至序号为 15 的数据库
127.0.0.1:6379[10]> select 15
OK
#切换至序号为 0 的数据库
127.0.0.1:6379[15]> select 0
OK

4.2 多数据库间移动数据

(1)格式

move 键值 序号

(2)示例

127.0.0.1:6379> set k1 100
OK
127.0.0.1:6379> get k1
"100"
127.0.0.1:6379> select 1
OK
127.0.0.1:6379[1]> get k1
(nil)
#切换至目标数据库 0
127.0.0.1:6379[1]> select 0			
OK
#查看目标数据是否存在
127.0.0.1:6379> get k1				
"100"
#将数据库 0 中 k1 移动到数据库 1 中
127.0.0.1:6379> move k1 1			
(integer) 1
#切换至目标数据库 1
127.0.0.1:6379> select 1				
OK
#查看被移动数据
127.0.0.1:6379[1]> get k1			
"100"
127.0.0.1:6379[1]> select 0
OK
#在数据库 0 中无法查看到 k1 的值
127.0.0.1:6379> get k1				
(nil)

4.3 清除数据库内数据

FLUSHDB :清空当前数据库数据
FLUSHALL :清空所有数据库的数据,慎用!——需仔细确认

#FLUSHDB只会清除当前在的数据库
127.0.0.1:6379> flushdb
OK
127.0.0.1:6379> keys *
(empty list or set)

#其他的数据库中未被清楚
127.0.0.1:6379> select 1
OK
127.0.0.1:6379[1]> keys *
1) "k1"
127.0.0.1:6379[1]> get k1
"100"
#FLUSHALL清除所有
127.0.0.1:6379[4]> keys *
1) "4"
127.0.0.1:6379[4]> select 2
OK
127.0.0.1:6379[2]> keys *
1) "4"
2) "2"
127.0.0.1:6379[2]> flushall
OK
127.0.0.1:6379[2]> keys *
(empty list or set)
127.0.0.1:6379[2]> select 4
OK
127.0.0.1:6379[4]> keys *
(empty list or set)

四、总结

1. 非关系型数据库与关系型数据库

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

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

2.关系数据库和非关系型数据库数据流向

关系数据库
实例-----》 数据库-----》表(table)----》记录行(row)、数据字段(column)—》存储数据

非关系型数据库
实例—》数据库—》 集合(collection)—》键值对(key-value)

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