Redis Part1
单体架构：一台Web服务器、一台数据库服务器。
回顾，关系型数据库：基于二维表来存储数据的数据库就是关系型数据库。
MySQL跟Redis的区别：
- MySQL是关系型数据库，它是基于表来存储数据的，MySQL数据是写在磁盘的，它是跟磁盘进行交互的；Redis是非关系型数据库，它是把数据存储在内存当中的，是跟内存进行交互的。
- MySQL基于标准、统一的SQL语言去操作，而Redis是基于指令去操作的。
1.了解NoSql
什么是Nosql？
- NoSQL，即Not-Only-SQL，意思就是我们干事情不能只用SQL，泛指非关系型的数据库！
- NoSQL定位：作为关系型数据库的补充！最终数据还是存储在硬盘/磁盘里面。
-
NoSQL仅仅是一个概念， 泛指非关系型的数据库，区别于关系数据库，它们不保证关系数据的ACID特性。
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NoSQL不是什么情况下都用的，是有适用前提的：应对基于海量用户(高并发)和海量数据前提下的数据处理问题。
常见的NoSql产品
2.Redis介绍
2.1什么是Redis
- 是完全开源免费的，用C语言编写的， 遵守 BCD协议。
- 是一个高性能的(key-value)分布式内存数据库， 基于内存运行并支持持久化的NoSQL数据库，是当前最热门的NoSql数据库之一,也被人们称为数据结构服务器。
- 可用作高速缓存，提高系统的整体访问性能！(why高速===>内存)
- Redis是一个基于内存去交互的数据库。
- Redis的出现是为了解决性能问题。
- Redis更多保证我们数据的性能，既然保证性能，意味着一定会损失数据的一致性、可靠性。
- Redis属于CAP模型中的AP模型。如果发生网络分区了，是保证C呢还是保证A呢？
什么是CAP模型？
- CAP模型是一种用于描述分布式系统特性的理论模型。
- CAP模型由三个关键概念组成：一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分区容错性(Partition Tolerance)。
- 一致性(Consistency)：指的是在分布式系统中，当一个节点对数据进行修改后，其它节点立即能够看到这个修改。官方：指的是在分布式系统中，所有节点对于同一份数据的访问和操作都能保持一致的特性。
- 可用性：指的是系统能够及时响应用户请求，并一直保持可用的状态。即使系统中的某个节点发生故障或者网络出现问题，系统仍然能够继续运行。
- 分区容错性：指的是系统在面对网络分区(节点之间的通信中断或丢失)的情况下继续运行。分布式系统通常由多个节点组成，分布在不同的物理位置上，而网络分区可能导致节点之间无法直接通信。
- 根据CAP模型，分布式系统无法同时满足一致性、可用性和分区容错性这三个特性，最多只能同时满足其中的两个。
Redis 与其他 key - value 缓存产品有以下三个特点：
- Redis支持数据的持久化，可以将内存中的数据保持在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用
- Redis不仅仅支持简单的key-value类型的数据，同时还提供list，set，zset，hash等数据结构的存储
- Redis支持数据的备份，即master-slave(主从)模式的数据备份
2.2 Redis优势
- 性能极高 – Redis能读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s 。官方提供的数据是可以达到100000+的QPS（每秒内查询次数）
- 丰富的数据类型 – Redis支持二进制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 数据类型操作。
- 原子 – Redis的所有操作都是原子性的=>是线程安全的，同时Redis还支持对几个操作全并后的原子性执行。
- 丰富的特性 – Redis还支持 publish/subscribe订阅，通知，key 过期等等特性
- Redis的工作线程采用单线程，避免了不必要的上下文切换和竞争条件，也不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗CPU，不用去考虑各种锁的问题，不存在加锁释放锁操作，没有因为可能出现死锁而导致的性能消耗；
- 使用多路I/O复用模型，非阻塞IO；
- 适合存储热点数据(热点商品、咨询、新闻)
key-value结构存储：
Redis为什么快？
- 基于内存去操作，没有实时的磁盘IO，数据异步刷新到磁盘。
- 本身就是Key-Value结构，类似于HashMap，一个Key会对应一个Value，通过一个Key的Hash值 取余 数组的长度-1 得到一个数组的下标，知道这个数据放在哪里，去拿的时候，直接能找到下标，所以查询速度戒心O(1)。
2.3 Redis下载
（1）Http://redis.io/ 英文地址
（2）Http://www.redis.cn/ 中文地址
3.2 Redis的安装
3.2.1 Redis的编译环境
- Redis是C语言开发的，安装redis需要先去官网下载源码进行编译，编译需要依赖于GCC编译环境，如果CentOS上没有安装gcc编译环境，需要提前安装，安装命令如下：yum install gcc-c++
上传Redis安装文件到Linux服务器，并且移动到/usr/local/MySoftWare目录中，接着解压：
编译Redis(编译,将.c文件编译为.o文件)
- 进入解压文件夹，执行 make
- 编译成功！如果编译过程中出错，先删除安装文件目录，后解压重新编译。
安装：make PREFIX=/home/admin/myapps/redis install
安装之后的bin目录：
bin文件夹下的命令:
Copy文件：将redis解压的文件夹中的redis.conf文件复制到安装目录
- Redis启动需要一个配置文件，可以修改端口号信息。
3.3 Redis的启动
3.3.1 Redis的前端模式启动
直接运行bin/redis-server将使用前端模式启动：
前端模式启动的缺点是启动完成后，不能再进行其他操作，这个界面只能启动，启动后不能进行其他操作，如果要退出操作必须使用Ctrl+C。
3.3.2 Redis的后端启动
修改redis.conf配置文件，找到daemonize no，将no改为yes，然后可以使用后端模式启动。
- no表示不允许后端启动！
启动时，需要既指定指令，指定配置文件(这里所在文件夹是redis)
Redis默认端口：6379，通过当前服务进行查看
3.3.3 客户端访问连接redis
- 如果想要通过指令来操作redis，可以使用redis的客户端进行操作，在bin文件夹下运行redis-cli
- 如果想要连接指定的ip地址以及端口号，则需要按照： redis-cli -h ip地址 -p 端口号 语法结构连接。
- 该指令默认连接的127.0.0.1 ，端口号是6379
3.3.4 向Redis服务器发送命令
- ping，测试客户端与Redis的连接是否正常，如果连接正常，回收到Pong
3.3.5 退出客户端：quit
3.3.6 Redis的停止
(1) 强制结束程序(不推荐)
- 强制终止Redis进程可能会导致Redis持久化数据丢失。
- 语法：kill -9 pid
- 进程号pid可以通过 ps -aux | grep redis 进行查询。
(2) 正确停止Redis的方式应该是 ：向Redis发送SHUTDOWN命令，方法为（关闭默认的端口）
3.3.7 第三方工具(redis-desktop-manager)操作redis
1. 关闭Linux防火墙
2. 进入自己的redis安装目录，vim进入redis.conf修改redis.conf文件中的bind参数
接着重新启动Redis：
连接Redis：
4.Redis数据结构
Redis是一种基于内存的数据库，并且提供一定的持久化功能，它是一种键值（key-value）数据库，使用 key 作为索引找到当前缓存的数据，并且返回给程序调用者。
当前的 Redis 支持 6 种数据类型，它们分别是字符串（String）、列表（List）、集合（set）、哈希结构（hash）、有序集合（zset）和基数（HyperLogLog）
重点掌握前五种数据结构！！！
解释说明：
- 字符串(string)：普通字符串，Redis中最简单的数据类型
- 哈希(hash)：也叫散列，类似于Java中的HashMap结构
- 列表(list)：按照插入顺序排序(有序)，可以有重复元素，类似于Java中的LinkedList
- 集合(set)：无序集合，没有重复元素，类似于Java中的HashSet
- 有序集合(sorted set/zset)：集合中每个元素关联一个分数(score)，根据分数升序排序，没有重复元素
5.Redis常用指令
命令学习网站：Redis 命令参考 — Redis 命令参考
5.1 String类型
赋值语法：SET key value
取值语法： GET key
设置多个键值语法： MSET key value [key value …]
获取多个键值语法： MGET key [key …]
删除语法：DEL key 【key...】
5.2 字符串数字的递增与递减
递增数字：
- 当存储的字符串是整数时，Redis提供了一个实用的命令INCR，其作用是让当前键值递增，并返回递增后的值。
- 递增数字语法: INCR key
- 递减数值语法: DECR key
- 增加指定的整数语法: INCRBY key increment
- 减少指定的整数 语法：DECRBY key decrement
5.3 Hash散列（了解）
Redis hash 是一个String类型的 field 和 value 的映射表，hash特别适合用于存储对象，常用命令：
- hash叫散列类型，它提供了字段和字段值的映射。
- 字段值只能是字符串类型，不支持散列类型、集合类型等其它类型。相当于是对象格式的存储
赋值语法： HSET key/大key/一级key field-属性-小key/二级key value-属性值
- 设置一个字段值， HSET命令不区分插入和更新操作，当执行插入操作时HSET命令返回1，当执行更新操作时返回0。
取值语法： HGET key field-属性值
设置多个字段语法： HMSET key field value [field value ...]
取多个值语法: HMGET key field [field ...]
获取所有字段值语法：HGETALL key
删除字段语法：HDEL key field [field ...]
5.4 列表List
Redis的List是采用来链表来存储，双向链表存储数据，特点：增删快、查询慢(Linkedlist).这个队列是有序的。
Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序，常用命令：
| 命令 | 含义 |
|---|---|
| lpush key value1 [value2] | 将一个或多个值插入到列表头部 |
| rpush key value1 [value2] | 将一个或多个值插入到列表尾部 |
| lrange key start stop | 获取列表指定范围内的元素 |
| lpop key | 移出并获取列表的第一个元素 |
| rpop key | 移除并获取列表最后一个元素 |
| BRPOP key1 [key2 ] timeout | 移出并获取列表的最后一个元素， 如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止 |
| llen key | 获取列表长度 |
| rpoplpush source dest | 移除列表的最后一个元素，并将该元素添加到另一个列表并返回 |
| brpoplpush source dest timeout | 从列表中弹出一个值，将弹出的元素插入到另外一个列表中并返回它； 如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止。 |
向列表左边增加元素: LPUSH key value [value ...]
从列表左边弹出元素： LPOP key(临时存储，弹出后，从队列中清除)
向列表右边增加元素 : RPUSH key value [value ...]
从列表右边弹出元素： RPOP key
获取列表中元素的个数: LLEN key
获取列表指定范围内的元素：LRANGE key start stop
-
将返回start、stop之间的所有元素(包含两端的元素)，索引从0开始，可以是负数，如：“-1”代表最后的一个元素。
5.4 Set集合操作命令
Redis set 是string类型的无序集合。集合成员是唯一的，这就意味着集合中不能出现重复的数据，常用命令：
| 命令 | 含义 |
|---|---|
| SADD key member1 [member2] | 向集合添加一个或多个成员 |
| SMEMBERS key | 返回集合中的所有成员 |
| SCARD key | 获取集合的成员数 |
| SINTER key1 [key2] | 返回给定所有集合的交集 |
| SUNION key1 [key2] | 返回所有给定集合的并集 |
| sdiff key1 [key2] | 返回所有给定集合的差集 |
| SREM key member1 [member2] | 移除集合中一个或多个成员 |
添加元素语法：SADD key member1 [member2 ...]
获取集合中的所有元素 ： smembers key
删除元素语法： SREM key member1 [member2 ...]
判断元素是否在集合中： SISMEMBER key member 返回1表示存在，反之0表示不存在
5.5 Zset有序集合操作命令
- SortedSet又叫Zset，是有序集合，可排序的，但是唯一。 SortedSet和Set的不同之处，是会给Set中的元素添加一个分数，然后通过这个分数进行排序。
Redis Zset有序集合是String类型元素的集合，且不允许有重复成员。每个元素都会关联一个double类型的分数。常用命令： withscores选项代表得到对应的分数！
| 命令 | 含义 |
|---|---|
| zadd key score1 member1 [score2 member2] | 向有序集合添加一个或多个成员 |
| zrange key start stop [withscores] | 通过索引区间返回有序集合中指定区间内的成员(分数从小到大，升序排序) |
| zrevrange key start stop [withscores] | 通过索引区间返回有序集合中指定区间内的成员(分数从大到小，降序排序) |
| zincrby key increment member | 有序集合中对指定成员的分数加上增量 increment |
| zrem key member [member ...] | 移除有序集合中的一个或多个成员 |
| zcard key | 计算集合中元素的数量 |
增加元素：ZADD key score1 member1 [score2 member2 ...]
- 向有序集合中加入一个元素和该元素的分数(score)，如果该元素已经存在则会用新的分数替换原有的分数。
获得排名在某个范围的元素列表，并按照元素分数降序返回：
获取元素的分数：ZSCORE key member
删除元素ZREM key member [member ...]
升序排序，获得元素的分数的可以在命令尾部加上WITHSCORES参数
应用：商品销售量；学生排名等
对指定成员的分数加上增量Increment：zincrby key increment member
5.6 HyoperLogLog命令
HyperLogLog是一种使用随机化的算法，以少量内存提供集合中唯一元素数量的近似值。
HyperLogLog可以接受多个元素作为输入，并给出输入元素的基数估算值：
-
基数：集合中不同元素的数量。比如 {‘apple’, ‘banana’, ‘cherry’, ‘banana’, ‘apple’} 的基数就是 3 。
-
估算值：算法给出的基数并不是精确的，可能会比实际稍微多一些或者稍微少一些，但会控制在合理的范围之内。