NoSQL 之 Redis（一）（关系数据库与非关系数据库、Redis 的安装部署及常用工具）
文章目录
- 前言
- 一、关系型数据库和非关系型数据库
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- 1.关系型数据库
- 2.非关系型数据库
- 3.区别
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- ①数据存储方式不同
- ②扩展方式不同
- ③对事务性的支持不同
- 4.非关系型数据的产生背景
- 5.单进程快速的原因
- 二、Redis的优点（redis 特性（与其他nosql对比））
- 三、部署安装Redis
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- 1.解压软件包
- 2.源码编译安装
- 3.设置 Redis 相关配置文件
- 4.查看运行状态
- 四、Redis 常用工具
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- 1.Redis 命令工具
- 2.Redis-cli 命令行工具（远程登陆）
- 3.redis-benchmark 测试工具
- 总结
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- 1.前提
- 2.如何存取高热数据
- 3.Redis的特性：持久化
- 4.关系型和非关系型数据库区别
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前言
- Redis 是一个开源的、使用 C 语言编写的 NoSQL 数据库，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，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。
建议可以开2个进程
原因：
1、备份
2、抗高并发的同时尽量不给CPU造成太大的压力
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
一、关系型数据库和非关系型数据库
1.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
- 主流的关系型数据库包括 Ocacle、MySQL、SQL Server、Microsoft、Access、DB2 等
- 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
2.非关系型数据库
- NoSQL (NoSQL = Not Only SQL )，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、 MongoBD、 Hbase、 Memcached 等
3.区别
①数据存储方式不同
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关系型和非关系型数据库的主要差异是数据存储的方式
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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
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数据表可以彼此关联协作存储，也很容易提取数据
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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
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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
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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
- 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
① 关系：纵向（天然表格式）
② 非关：横向（天然分布式）
③对事务性的支持不同
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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(ACID)原子性细粒度控制，并且易于回滚事务
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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
① 关系型：特别适合高事务性要求和需要控制执行计划的任务
② 非关系：此处会稍显弱势，其价值点在于高扩展性和大数据量处理方面
4.非关系型数据的产生背景
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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
- HugeStorage--------------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
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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。让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
5.单进程快速的原因
使用 epoll（默认） + I/O多路复用机制
首先，Redis 是跑在单进程中的，所有的操作都是按照顺序线性执行的，但是由于读写操作等待用户输入或输出都是阻塞的，所以 I/O 操作在一般情况下往往不能直接返回，这会导致某一文件的 I/O 阻塞导致整个进程无法对其它客户提供服务，而 I/O 多路复用就是为了解决这个问题而出现的
epoll 机制优势：
①epoll 没有最大并发连接的限制，上限是最大可以打开文件的数目，这个数字一般远大于 2048, 一般来说这个数目和系统内存关系很大 ，具体数目可以 cat /proc/sys/fs/file-max 察看。
②效率提升， Epoll 最大的优点就在于它只管你“活跃”的连接 ，而跟连接总数无关，因此在实际的网络环境中， Epoll 的效率就会远远高于 select 和 poll 。
③内存拷贝， Epoll 在这点上使用了“共享内存 ”，这个内存拷贝也省略了
I/O多路复用就通过一种机制，可以监视多个描述符，一旦某个描述符就绪，能够通知程序进行相应的操作
epoll模型所实现的I/O多路复用可以定义为如下：
socket 1 —>
socket 2 —> I/O多路复用程序 --》文件事件分派器（从队列中获取，再分发给对应处理器）–》命令处理、请求、连接应答等处理器
socket 3 —>
-
多个socket 会定义为一个fd文件描述符（每有一个新建、打开、修改等“事件”内核就会返回一个fd（可理解为索引），在每个fd激活时，会进行内核中的回调函数
-
I/O多路复用程序会监听socket 活跃的链接，然后调用该socket （而此socket 文件句柄主要实现的是网络上的“ip+port+协议所标识的网络中的‘进程’”）可以简单理解为虚拟接口（抽象层）
本质而言就是使用一个线程来追踪多个socket（I/O流）的状态，来管理多个I/O -
I/O复用：一个线程同时追踪、管理多个连接（原本默认情况下是一个线程对应一个连接）
-
回调：预先定义具体的执行过程（定义一个方法） ，等待调用，在一个线程给执行时，可以根据“触发器”“钩子” 完成回调，回调的目的是提高处理性能 和节省资源
二、Redis的优点（redis 特性（与其他nosql对比））
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
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
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
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丰富的特性 – Redis还支持 publish（消息发布）/subscribe（订阅）, 通知, 设置key有效期等等特性。
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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。
支持key-value、 Strings、Lists、 Hashes（散列值）、 Sets 及Ordered Sets 等数据类型操作
三、部署安装Redis
1.解压软件包
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
yum -y install gcc gcc-c++ make
yum repolist
重新yum
yum install -y gcc*
cd /opt
rz -E #将redis-5.0.7.tar.gz 压缩包上传到/opt 目录中
tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt/
2.源码编译安装
cd redis-5.0.7/
make -j 4
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.设置 Redis 相关配置文件
cd /opt/redis-5.0.7/utils/
#执行软件包提供的 install_server.sh 脚本文件来设置 Redis 服务所需要的相关配置文件
./install_server.sh
......
Please select the redis executable path [/usr/local/bin/redis-server] /usr/local/redis/bin/redis-server
#一直回车，直到出现以下选项，手动修改为“/usr/local/redis/bin/redis-server”
#注意，需要一次性正确输入，且输入错误了是无法更改的
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/bin/redis-cli | 客户端命令工具 |
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/
#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
netstat -natp | grep "redis"
#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
#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
vim /etc/redis/6379.conf
#修改配置参数
bind 127.0.0.1 192.168.126.15 #70行，添加监听的主机地址(只需要修改这一行，其他是默认好的)
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
4.查看运行状态
/etc/init.d/redis_6379 restart
#重启服务，使配置生效
/etc/init.d/redis_6379 status
#查看状态
四、Redis 常用工具
1.Redis 命令工具
| 命令行 | 解释 |
|---|---|
| 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 |
rdb 和aof 是redis服务中持久化功能的两种形式RDB AOF
redis-cli 常用于登陆至redis 数据库
2.Redis-cli 命令行工具（远程登陆）
语法: redis-cli -h host -p port -a password
-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，
redis-cli -h 192.168.126.15 -p 6379
#此时无密码，不需要-a直接登陆
[root@localhost ~]# redis-cli -h 192.168.126.15 -p 6379
192.168.126.15:6379> config set requirepass 123456
OK #修改密码
ps: mysql的远程登陆方式：
mysql -u root -p -h 111.1.1.1 -P 8888
3.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
基本的测试语法：redis-benchmark [选项] [选项值]
-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
- 例
#向IP地址为192.168.226.129、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
redis-benchmark -h 192.168.226.129 -p 6379 -c 100 -n 100000
#测试存取大小为100字节的数据包的性能
redis-benchmark -h 192.168.226.129 -p 6379 -q -d 100
#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
总结
1.前提
Redis是作为Mysql的前置数据库给它去存储高热数据，来去节省Mysql的压力
2.如何存取高热数据
可以直接去刷，把数据存在里面，周期性的去执行脚本去访问这个数据，通过人工的方式去提高命中率，在内存负载高于限制的情况下有限淘汰（删除）一些在最近时期没有被访问到的数据：淘汰机制来去保证redis还活着
3.Redis的特性：持久化
两种方式：①定期快照——周期性进行保存，间隔时间每周期保存一次
②类似于日志记录的方式保存——每写一条数据回去保存一次
4.关系型和非关系型数据库区别
关系型数据库：
- 实例–>数据库–>表（table）–>记录行(（row）、数据字段（column）
- 非关系型数据库：
- 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）