NoSQL之 Redis配置与优化
NoSQL之 Redis配置与优化
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
#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 127.0.0.1 192.168.198.16 #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
/etc/init.d/redis_6379 restart
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 192.168.27.20 -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 192.168.198.16、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 192.168.198.16 -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 192.168.198.16 -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 b1
# 1 表示 b1 键是存在
(integer) 1
127.0.0.1:6379> exists aaa
# 0 表示 aaa 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)
总结
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
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）