Redis概述及安装、使用和管理

目录

一、NoSQL非关系型数据库

1.NoSQL概述

2.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

(2)扩展方式不同

(3)对事务性的支持不同

3.非关系型数据库使用场景

二、Redis概述

1.简介

2.优点

3.Redis读写快的原因

4.适用场景

三、Redis安装配置

四、Redis的使用

1.命令行工具redis-cli(登录)

2.测试工具redis-benchmark(测试)

3.redis命令的使用

4.Redis多库常用命令

五、Redis性能管理

1.查看内存使用

2.清理内存碎片

(1)内存碎片如何产生

(2)内存碎片率

(3)清理内存碎片

3.内存使用率

4.内回收key


一、NoSQL非关系型数据库

1.NoSQL概述

        NoSQL (Not Only 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。

        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)。

        主流的 NoSQL数据库有 Redis、MongBD、Hbase、Memcached、ElasticSearch、TSD等。

2.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

关系型和非关系型数据库的主要差异是数据存储的方式。

        SQL数据库天然就是表格式的,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。

        NoSQL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

关系型和非关系型数据库最大的差别是在扩展方式上,要支持日益增长的需求当然要扩展。

        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。

        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。

        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。

3.非关系型数据库使用场景

可用于应对web2.0纯动态网站类型的三高问题(高并发、高性能、高可用)。

  • High performance——对数据库高并发读写需求;
  • Huge Storage——对海量数据高效存储与访问需求;
  • High Scalability and 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:

        关系型数据库关注在关系对数据的一致性保障上;

        非关系型数据库关注在存储高效率上。

        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。

二、Redis概述

1.简介

        Redis(远程字典服务器)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主进程的执行效率。

2.优点

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。

支持丰富的数据类型:支持 key-value、Strings、Lists、Hashes、Sets 及 Sorted Sets等数据类型操作。

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。

原子性:Redis 所有操作都是原子性的。

支持数据备份:即支持 master-salve 模式的数据备份。

3.Redis读写快的原因

        Redis基于内存运行,避免了磁盘I/O等耗时操作。

        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。

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。

        采用了I/O多路复用机制,减少网络I/O消耗,大大提升了并发效率。

4.适用场景

        Redis作为基于内存运行的数据库,是一个高性能的缓存,一般应用在session缓存、队列
、排行榜、计数器、最近最热文章、最近最热评论、发布订阅等。

        Redis 适用于数据实时性要求高、数据存储有过期和淘汰特征的、不需要持久化或者只需
要保证弱一致性、逻辑简单的场景。

三、Redis安装配置

#将安装包放在/opt下
cd /opt
tar xf redis-5.0.7.tar.gz
cd redis-5.0.7/

#编译
make

#安装到指定目录
make install PREFIX=/usr/local/redis

还需要到安装包中的utils/下,执行install_server.sh

Redis概述及安装、使用和管理_第1张图片

再在配置文件/etc/redis/6379.conf中修改监听地址 

Redis概述及安装、使用和管理_第2张图片

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四、Redis的使用

工具 作用
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

1.命令行工具redis-cli(登录)

2.测试工具redis-benchmark(测试)

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代表keep alive保持连接 ;0代表reconnect重连
                                -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(,分割字段的文本)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)

#向IP地址为192.168.109.133、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 192.168.116.10 -p 6379 -c 100 -n 100000

Redis概述及安装、使用和管理_第4张图片

#测试存取大小为100字节的数据包的性能
redis-benchmark -h 192.168.116.10 -p 6379 -q -d 100

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#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

3.redis命令的使用

(1)存入键值对

SET 键 值

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(2)获取键的值

GET 键

(3)判断键的数据类型(redis默认数据类型为string)

TYPE 键

Redis中的五大数据类型

名称 类型
String 字符串
List 列表
Hash 散列
Set 无序集合
Sorted Set 有序集合

(4)查看键

KEYS *                  查看所有键

KEYS 通配符        查看通配符匹配的指定键

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(5)判断键是否存在

EXISTS 键

(6)删除键

DEL 键

(7)修改键名

RENAME 原键名 新键名     

若要更改的新键名已存在,则会覆盖此键名的值(建议改名前先exists一下)或使用:

RENAMENX 原键名 新键名        //修改前判断新键名是否存在,存在则返回0,不存在则返回1并执行修改

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(8)统计键数量

DBSIZE

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(9)设置密码

CONFIG SET REQUIREPASS 密码

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AUTH 密码        登入后做验证

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(10)查看当前密码

 CONFIG GET REQUIREPASS

 (11)删除密码

 CONFIG SET REQUIREPASS ''

4.Redis多库常用命令

        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(默认登入是0号数据库)。多数据库相互独立,互不干扰。

(1)切换数据库

 SELECT 库号

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(2) 将数据移动到指定库

MOVE 键 库号

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五、Redis性能管理

1.查看内存使用

info memory

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mem fragmentation _ratio        #内存碎片率   = used memory_rss / used memoryused

memory _rss                            #是Redis向操作系统申请的内存。
used memory                           #是Redis中的数据占用的内存。
used memory peak                  # redis内存使用的峰值。

2.清理内存碎片

(1)内存碎片如何产生

        Redis内部有自己的内存管理器,为了提高内存使用的效率,来对内存的申请和释放进行管理。

        Redis中的值删除的时候,并没有把内存直接释放,交还给操作系统,而是交给了Redis内部有内存管理器。

        Redis中申请内存的时候,也是先看自己的内存管理器中是否有足够的内存可用。

        Redis的这种机制,提高了内存的使用率,但是会使Redis中有部分自己没在用,却不释放的内存,导致了内存碎片的发生。

(2)内存碎片率

跟踪内存碎片率对理解Redis实例的资源性能是非常重要的

  • 内存碎片率在1到1.5之间是正常的,这个值表示内存碎片率比较低,也说明Redis没有发生内存交换。
  • 内存碎片率超过1.5,说明Redis消耗了实际需要物理内存的150%,其中50%是内存碎片率。
  • 内存碎片率低于1的,说明Redis内存分配超出了物理内存,操作系统正在进行内存交换。需要增加可用物理内存或减少Redis内存占用。

(3)清理内存碎片

Redis版本4.0以下

        需要在 redis-cli工具上输入shutdown save 命令,让Redis数据库执行保存操作并关闭Redis服务,再重启服务器。Redis服务器重启后,Redis会将没用的内存归还给操作系统,碎片率会降下来。

Redis4.0版本以上

        执行 config set activedefrag yes,开启自动碎片清理;

        执行 memory purge,手动碎片清理。

3.内存使用率

        redis实例的内存使用率超过可用最大内存,操作系统将开始进行内存与swap空间交换,导致性能大大降低。

避免内存交换发生的方法

  • 针对缓存数据大小选择安装 Redis实例
  • 尽可能的使用Hash数据结构存储
  • 设置key的TTL生命周期(setex 键名 时间(s) 值)

4.内回收key

        内存清理策略,保证合理分配redis有限的内存资源。默认情况下回收策略是禁止删除,当达到设置的最大阀值时,需选择一种key的回收策略。

配置文件中修改maxmemory-policy属性值

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volatile-lru 使用LRU算法从已设置过期时间的数据集合中淘汰数据(移除最近最少使用的key,针对设置了TTL的key)
volatile-ttl 从已设置过期时间的数据集合中挑选即将过期的数据淘汰(移除最近过期的key)
volatile-random 从已设置过期时间的数据集合中随机挑选数据淘汰(在设置了TTL的key里随机移除)
allkeys-lru 使用LRU算法从所有数据集合中淘汰数据(移除最少使用的key,针对所有的key)
allkeys-random 从数据集合中任意选择数据淘汰(随机移除key)
noenviction 禁止淘汰数据(不删除直到写满报错)

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