NoSQL之 Redis配置与优化

目录

 一.关系数据库与非关系型数据库 

1.关系型数据库

2.非关系型数据库

3.关系型数据库和非关系型数据库区别

4.非关系型数据库产生背景

二.Redis简介

1.了解Redis

2.Redis 具有以下几个优点

3.Redis为何这么快

三.Redis 安装部署

四.  Redis 命令工具 

redis-cli 命令行工具 

redis-benchmark 测试工具  

五. Redis 数据库常用命令 

六.exists 判断键是否存在 

七. Redis 运维的故障与处理方法

八. Redis故障排查

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 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 安装部署

关闭防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 0
 
yum install -y gcc gcc-c++ make

tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt/ 

cd /opt/redis-5.0.7/
make
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
 
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/
 
#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 127.0.0.1 192.168.10.23                #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

四.  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
redis-cli：Redis 命令行工具

redis-cli 命令行工具 

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 192.168.158.20 -p 6379 

redis-benchmark 测试工具  

edis-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。 

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
 
127.0.0.1:6379> set teacher zhangsan
OK
127.0.0.1:6379> get teacher
"zhangsan" 

 # keys 命令可以取符合规、？等选项来使用。
127.0.0.1:6379> set k1 1则的键值列表，通常情况可以结合*
127.0.0.1:6379> set k2 2
127.0.0.1:6379> set k3 3
127.0.0.1:6379> set v1 4
127.0.0.1:6379> set v5 5
127.0.0.1:6379> set v22 5
 
127.0.0.1:6379> KEYS *       #查看当前数据库中所有键
 
127.0.0.1:6379> KEYS v*       #查看当前数据库中以 v 开头的数据
 
127.0.0.1:6379> 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
 
127.0.0.1:6379> KEYS v??   #查看当前数据库中以 v 开头 v 开头后面包含任意两位的数据

六.exists 判断键是否存在 

exists 命令可以判断键是否存在。

返回1，表示键存在。

返回0，表示键不存在。

127.0.0.1:6379> exists teacher  #判断teacher键是否存在，返回1表示存在
 (integer) 1
 127.0.0.1:6379> exists student  #判断studen键是否存在，返回0表示存在
 (integer) 0
 

 

七. Redis 运维的故障与处理方法

使用 keys* 把库堵死。——建议使用别名把这个命令改名。
超过内存使用后,部分数据被删除。——这个有删除策略的,选择适合自己的即可
没开持久化，却重启了实例,数据全掉。——记得非缓存的信息需要打开持久化。
RDB的持久化需要 Vm.overcommit_memory=1 ，否则会持久化失败。
没有持久化情况下,主从,主重启太快,从还没认为主挂的情况下,从会清空自己的数据，人为重启主节点前,先关闭从节点的同步。

八. Redis故障排查

1.结合Redis 监控查看QPS、缓存命中率、内存使用率等信息

2.确认机器层面的资源是否有异常。

3.故障时及时上机，使用 redis-cli monitor 打印出操作日志，然后分析（事后分析此条失效）

4.和研发沟通，确认是否有大Key在堵塞（大Key也可以在日常的巡检中获得） 和组内同事沟通，确实是否有误操作。

5.和运维同事、研发一起排查流量是否正常，是否存在被刷的情况。

Redis数据库命令
1).常用名命令
set 、get： 存放、获取数据

del： 删除键

keys： 获取key，可以结合通配符 * 和 ？

exists： 判断key是否存在

type： 查看数据类型

rename和renamenx： 重命名的两种，后者会进行判断，存在则不改

dbsize： 查看当前数据库中key的数目

2).多数据库操作
select 序号 ： 切换库名(16个数据库，数据库名称是用数字0-15)

move 键值 序号： 多数据库间移动数据

FLUSHDB ： 清空当前数据库数据

FLUSHALL ： 清空所有数据库的数据，慎用！！！