Redis数据库

一、关系型数据库与非关系型数据库

（一）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。
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。
主流的关系型数据库包括Oracle、MySQL、SQL Server、 Microsoft Access、 DB2等

（二）、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

（三）、关系型数据库和非关系型数据库的区别

(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。

(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)、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。

（四）、非关系数据库产生背景

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) HugeStorage--------------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

二、Redis数据库

（一）、Redis简介

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。 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

（二）、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景之一。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。

（三）、Redis为什么这么快？

（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

三、Redis安装部署

（一）、Redis安装部署

（二）、Redis数据库常用命令

1.Redis命令工具

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

2.常用命令

• set 键名 键内容：设置键内容

  get 键名：查看键内容

  keys：查看库中内容，通常结合*和?等选项使用

  keys *：显示本库中所有键

  dbsize：统计本库中所有键的和输出

  keys a*：显示本库中所有以a开头的键

  keys a?:显示本库中以a开头后面只有1个任意字符的键

  exists 键名:判断键在本库中是否存在，存在则返回1不存在则返回0

  del 键名：删除本库中的此键

  rename 原键名 新键名：修改原键名为新间名，若新建名中有内容则直接覆盖不提示

  renamenx 原键名 新键名：修改原键名为新键名若新键名存在则此命令执行不成功返回0，不存在更改成功

  type 键名：查看此键是什么类型

  flushdb：删除此库中的所有内容

  flushall：删除redis中所有库的内容

四、Redis五大类型

（一）、Redis五大类型

1.string数据类型

String是 redis 最基本的类型，最大能存储 512MB 的数据，String类型是二进制安全的，即可以存储任何数据、比如数字、图片、序列化对象等数据类型

2.list数据类型

列表的元素类型为string，按照插入顺序排序，在列表的头部或尾部添加元素

3.hash数据类型（散列类型）

hash用于存储对象。可以采用这样的命名方式:对象类别和ID构成键名，使用字段表示对象的属性，而字段值则存储属性值。
如：存储ID为2的汽车对象。
如果Hash中包含很少的字段，那么该类型的数据也将仅占用很少的磁盘空间。每一个Hash可以存储4294967295个键值对。

4.set数据类型（无序集合）

无序集合，元素类型为string类型，元素具有唯一性， 不允许存在重复的成员。多个集合类型之间可以进行并集、交集和差集运算

应用范围：
1、可以使用Redis的Set数据类型跟踪一些唯一性数据，比如访问某一博客的唯一IP地址信息。对于此场景，我们仅需在每次访问该博客时将访问者的IP存入Redis中，Set数据类型会自动保证IP地址的唯一性。
2、充分利用Set类型的服务端聚合操作方便、高效的特性，可以用于维护数据对象之间的关联关系。比如所有购买某–电子设备的客户ID被存储在一个指定的Set中，而购买另外一种电子产品的客户ID被存储在另外一个Set中，如果此时我们想获取有哪些客户同时购买了这两种商品时，Set的intersections 命令就可以充分发挥它的方便和效率的优势了

5.sorted set数据类型（zset、有序集合）

a、有序集合，元素类型为Sting，元素具有唯一性， 不能重复。
b、每个元素都会关联–个double类型的分数score(表示权重)，可以通过权重的大小排序，元素的score可以相同。

应用范围：

可以用于一个大型在线游戏的积分排行榜。每当玩家的分数发生变化时，可以执行ZADD命 令更新玩家的分数，此后再通过ZRANGE命令获取积分TOP10的用户信息。当然我们也可以利用ZRANK命令通过username来获取玩家的排行信息。最后我们将组合使用ZRANGE和ZRANK命令快速的获取和某个玩家积分相近的其他用户的信息。
Sorted-Set类型还可用于构建索引数据

（二）、Redis五大类型增删查

redis数据类型	增	查	删除
string	set	get	del
list	lpush	lrange	del
hash	hset	hget	del
set	sadd	smembers	del
sorted set	zadd	zrank	del

五、Redis高可用

在web服务器中，高可用是指服务器可以正常访问的时间，衡量的标准是在多长时间内可以提供正常服务(99.9%、99.99%、99.999%等等)。
但是在Redis语境中，高可用的含义似乎要宽泛一些，除了保证提供正常服务( 如主从分离、快速容灾技术)，还需要考虑数据容量的扩展，数据安全不会丢失等。

在Redis中，实现高可用的技术主要包括持久化、主从复制、哨兵和集群，下而分别说明它们的作用，以及解决了什么样的问题。
● 持久化 :持久化是最简单的高可用方法(有时甚至不被归为高可用的手段)，主要作用是数据备份，即将数据存储在硬盘，保证数据不会因进程退出而丢失。
● 主从复制 :主从复制是高可用Redis的基础，哨兵和集群都是在主从复制基础上实现高可用的。主从复制主要实现了数据的多机备份，以及对于读操作的负载均衡和简单的故障恢复。缺陷:故障恢复无法自动化;写操作无法负载均衡;存储能力受到单机的限制。
● 哨兵 :在主从复制的基础上，哨兵实现了自动化的故障恢复。缺陷 :写操作无法负载均衡;存储能力受到单机的限制。
● 集群 : 通过集群， Redis解决了写操作无法负载均衡，以及存储能力受到单机限制的问题，实现了较为完善 的高可用方案

六、Redis持久化

持久化的功能 : Redis是内存数据库，数据都是存储在内存中，为了避免服务器断电等原因导致Redis进程异常退出后数据的永久丢失，需要定期将Redis中的数据以某种形式( 数据或命令)从内存保存到硬盘;当下次Redis重启时，利用持久化文件实现数据恢复。除此之外，为了进行灾难备份，可以将持久化文件拷贝到一个远程位置。

Redis提供两种方式进行持久化:
● RDB持久化 :原理是将Reids在内存中的数据库记录定时保存到磁盘上。
● AOF持久化(append only file) :原理是将Reids的操作日志以追加的方式写入文件，类似于MySQL的binlog。

由于AOF持久化的实时性更好，即当进程意外退出时丢失的数据更少，因此AOF是目前主流的持久化方式，不过RDB持久化仍然有其用武之地