Redis概述及安装、使用和管理

目录

一、关系数据库与非关系型数据库概述

1、关系型数据库

2、非关系型数据库 

3、关系数据库与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

 4、非关系型数据库产生背景

 二、Redis简介

1、Redis的单线程模式 

2、Redis的优点

Redis 缺点：

三、redis安装、部署 

下载安装包 

​编辑 解压tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz

关防火墙和增强，下载依赖环境

再在配置文件/etc/redis/6379.conf中修改监听地址 

重启redis服务 查看端口 

四、Redis 命令工具

 1、redis-benchmark 测试工具

五、Redis 数据库常用命令

六、Redis 多数据库常用命令

七，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

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一、关系数据库与非关系型数据库概述

 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。
•  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。

 优点：

1. 易于维护：都是使用表结构，格式一致
2. 使用方便：SQL语言通用，可用于复杂查询
3. 支持复杂操作：支持SQL，可用于一个表以及多个表之间非常复杂的查询

缺点： 

1. 读写性能比较差，尤其是海量数据的高效率读写
2. 固定的表结构，灵活度稍欠
3. 对于高并发读写的需求，传统关系型数据库节点的硬盘I/O是一个很大的瓶颈

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、MongBD、Hbase、Memcached 等。

3、关系数据库与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。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。

 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 

• High performance————对数据库高并发读写要求
• Huge Storage————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

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。

 二、Redis简介

• Redis是一个基于BSD开源的项目，是一个把结构化的数据放在内存中的一个存储系统，你可以把它作为数据库，缓存和消息中间件来使用。同时支持strings，lists，hashes，sets，sorted sets，bitmaps，hyperloglogs和geospatial indexes等数据类型。它还内建了复制，lua脚本，LRU，事务等功能，通过redis sentinel实现高可用，通过redis cluster实现了自动分片。以及事务，发布/订阅，自动故障转移等等。
• 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。

1、Redis的单线程模式 

• 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。
•  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。
   

 2、Redis的优点

• 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 Ordered Sets 等数据类型操作。
• string ：字符串（可以为整型、浮点型和字符串，通称为元素）
• 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 set ：集合/有序集合
• 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 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。

Redis 缺点：

数据容量收到物理内存的限制，不能用于海量数据的高性能读写，因此Redis适合的场景主要局限在较小数据量的高性能操作和运算上

 

三、redis安装、部署 

下载安装包 

 解压tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz

 关防火墙和增强，下载依赖环境

cd /opt/redis-5.0.7/
make
make PREFIX=/usr/local/redis install   #指定安装位置
#由于Redis源码包中直接提供了makefile文件，所以在解压完软件后，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

 

 

 

#执行软件包中提供的 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,出现C下面
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
----------------------------------------------------------------------------
Selected config:
Port       :  6379                #默认监听端口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/redis/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

ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/

/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

再在配置文件/etc/redis/6379.conf中修改监听地址 

修改配置 /etc/redis/6379.conf 参数
vim /etc/redis/6379.conf
bind 127.0.0.1 192.168.184.10         #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 

 重启redis服务 查看端口

/etc/init.d/redis_6379  restart

netstat -natp | grep redis

 

四、Redis 命令工具

redis-server         #用于启动 Redis 的工具
redis-cli         #Redis命令行工具
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

1、redis-cli 命令行工具
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

 1、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
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 192.168.184.10、端口为 6379 的 Redis 服务器发送 100 个并发连接与 10 万个请求测试性能
redis-benchmark -h 192.168.184.10 -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 192.168.184.10 -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

 五、Redis 数据库常用命令

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

 

#keys   命令可以取符合规则的键值列表，通常情况可以结合*、?等选项来使用。
keys *    #查看当前数据库中所有的数据
keys v*  #查看当前数据库中以v开头的数据
keys v?   #查看当前数据库中以v开头后面包含任意一位的数据
keys v??  #查看当前数据库中以v开头后面包含任意两位的数据

exists  命令可以判断键值是否存在。
exists  [键]
返回值为1表示存在，0表示不存在

del   命令可以删除当前数据库的指定 key。
del  [键]

type  命令可以获取 key 对应的 value 值类型。
type  [键]

rename 命令是对已有 key 进行重命名。（覆盖）

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 

renamenx 命令是对已有 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）

renamenx 源key 目标key

dbsize 命令的作用是查看当前数据库中 key 的数目。 

设置密码

config set requirepass password 

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）

auth 密码

config get requirepass

#删除密码

auth 密码

config set requirepass ''

六、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。 

切换数据库

SELECT 库号

将数据移动到指定库

MOVE 键 库号

 

七，Redis性能管理

1、查看内存使用

info memory

 

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

 

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）