Redis配置和优化

一 、Redis介绍

官方网址：Redis

• Redis是一个开源的、使用C语言编写的NoSOL数据库，Redis服务器程序是单进程模型。

• Redis基于内存运行并支持持久化（支持存储在磁盘），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。 即在实际生产环境中， 需要根据实际的需求来决定开启多少个Redis进程。 （一般建议开启2个，用作备份和抗高并发）

• 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。

二、关系数据库和非关系数据库

2.1、关系型数据库

• 一个结构化的数据库，创建在关系模型基础上 (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。 包括：Oracle、MySQL、SQL Server、Microsoft Access、DB2等

2.2、 非关系型数据库

• NoSQL (NoSQL=NotOnlySQL)， 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。

2.3、 非关系型数据库的产生背景

• 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 && High Availability——对数据库高可扩展性与高可用性需求

2.4、 关系型数据库和非关系型数据库区别

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。

• 非关系型与其相反，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。

• 关系型:依赖于关系模型E-R图，同时以表格式的方式存储数据 非关系型:除了以表格形式存储之外，通常会以大块的形式组合在一一起进行存储数据

  ；

  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。

关系:纵向(天然表格式) 非关:横向(天然分布式)

 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。

• 关系型:特别适合高事务性要求和需要控制执行计划的任务 非关系:此处会稍显弱势，其价值点在于高扩展性和大数据量处理方面

2.5、 总结

• 关系型数据库: 实例->数据库->表(table)->记录行(row)、数据字段(column)

• 非关系型数据库: 实例->数据库->集合(collection)–>键值对(key-value) 非关系型数据库不需要手动建数据库和集合(表)。

三、缓存概念

缓存是为了调节速度不一致的两个或多个不同的物质的速度，在中间对速度较慢的一方起到加速作用，比如CPU的一级、二级缓存是保存了CPU最近经常访问的数据，内存是保存CPU经常访问硬盘的数据，而且硬盘也有大小不一的缓存，甚至是物理服务器的raid 卡有也缓存，都是为了起到加速CPU 访问硬盘数据的目的，因为CPU的速度太快了，CPU需要的数据由于硬盘往往不能在短时间内满足CPU的需求，因此CPU缓存、内存、Raid 卡缓存以及硬盘缓存就在一定程度上满足了CPU的数据需求，即CPU 从缓存读取数据可以大幅提高CPU的工作效率。

3.1、系统缓存

• buffer：缓冲也叫写缓冲，一般用于写操作，可以将数据先写入内存再写入磁盘，buffer 一般用于写缓冲，用于解决不同介质的速度不一致的缓冲，先将数据临时写入到里自己最近的地方，以提高写入速度，CPU会把数据先写到内存的磁盘缓冲区，然后就认为数据已经写入完成看，然后由内核在后续的时间在写入磁盘，所以服务器突然断电会丢失内存中的部分数据。

• cache：缓存也叫读缓存，一般用于读操作，CPU读文件从内存读，如果内存没有就先从硬盘读到内存再读到CPU，将需要频繁读取的数据放在里自己最近的缓存区域，下次读取的时候即可快速读取。

3.2、 缓存保存位置及分层结构

• 用户层: 浏览器DNS缓存,应用程序DNS缓存,操作系统DNS缓存客户端

• 代理层: CDN,反向代理缓存

• Web层: Web服务器缓存

• 应用层 : 页面静态化

• 数据层: 分布式缓存,数据库

• 系统层: 操作系统cache

• 物理层: 磁盘cache, Raid Cache

3.2.1、DNS缓存

浏览器的DNS缓存默认为60秒，即60秒之内在访问同一个域名就不在进行DNS解析

3.2.2、 应用层缓存

• Nginx、PHP等web服务可以设置应用缓存以加速响应用户请求，另外有些解释性语言，比如：PHP/Python/Java不能直接运行，需要先编译成字节码，但字节码需要解释器解释为机器码之后才能执行，因此字节码也是一种缓存，有时候还会出现程序代码上线后字节码没有更新的现象。所以一般上线新版前,需要先将应用缓存清理,再上线新版。

• 另外可以利用动态页面静态化技术,加速访问,比如:将访问数据库的数据的动态页面,提前用程序生成静态页面文件html 电商网站的商品介绍,评论信息非实时数据等皆可利用此技术实现。

3.2.3、数据层缓存

• 分布式缓存服务

Redis
Memcached

• 数据库

MySQL 查询缓存
innodb缓存、MYISAM缓存

3.2.4、 硬件缓存

• CPU缓存(L1的数据缓存和L1的指令缓存)、二级缓存、三级缓存

• 磁盘缓存:Disk Cache

• 磁盘阵列缓存: Raid Cache,可使用电池防止断电丢失数据

四 、Redis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、 Strings、Lists、Hashes ( 散列值)、Sets及OrderedSets等数据类型操作。 pS : string 字符串(可以为整形、浮点和字符型，统称为元素) 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 sets集合/有序集合

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。

五、Redis 安装部署

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

环境准备

```bash
1）# 关闭防火墙和SElinux 
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
 
2）#安装gcc gcc-c++ 编译器
yum install -y gcc gcc-c++ make
 
3）#切换至/opt目录，把下载好的安装包上传进来并解压
cd /opt/
tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz 
 
4）#进入目录然后编译安装
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
 
5）#执行install_server.sh脚本
cd /opt/redis-5.0.7/utils 
./install_server.sh  #一路回车，指导让你输入路径这一步
#路径需要手动输入
Please select the redis executable path [] /usr/local/redis/bin/ redis-server
 
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/redis/bin/redis-cli     #客户端命令工具
 
6)#优化路径并查端口是否打开
#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，默认侦听端口为6379
netstat -natp | grep redis
 
7)#修改配置文件
vim /etc/redis/6379.conf
bind 127.0.0.1 192.168.200.50      		  #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
 
8) #重启redis查看监听的地址
/etc/init.d/redis_6379 restart    #重启
ss -antp|grep redis
 
9)##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

安装redis

wget https://download.redis.io/releases/redis-7.0.13.tar.gz

yum install -y gcc gcc-c++ make
yum install build-essential tcl python3 -y

tar zxvf /opt/redis/redis-7.0.13

cd /opt/redis/redis-7.0.13/


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。

创建redis工作目录

mkdir /usr/local/redis/{conf,log,data}

cp /opt/redis/redis-7.0.13/redis.conf /usr/local/redis/conf/

cp /opt/redis-7.0.13/redis.conf /usr/local/redis/conf/
#建立用户redis来管理服务，更改工作目录的属主属组
useradd -M -s /sbin/nologin redis
chown -R redis.redis /usr/local/redis/

#环境变量
vim /etc/profile 
PATH=$PATH:/usr/local/redis/bin		
#增加一行
#可以直接使用redis命令

source /etc/profile

 修改配置文件

vim /usr/local/redis/conf/redis.conf

vim /usr/local/redis/conf/redis.conf

bind 127.0.0.1 192.168.2.100				#87行，添加 监听的主机地址
protected-mode no					
#111行，将本机访问保护模式设置no。如果开启了，那么在没有设定bind ip且没有设密码的情况下，Redis只允许接受本机的响应
port 6379									#138行，Redis默认的监听6379端口
daemonize yes								#309行，设置为守护进程，后台启动
pidfile /usr/local/redis/log/redis_6379.pid		#341行，指定 PID 文件
logfile "/usr/local/redis/log/redis_6379.log"
#354行，指定日志文件
dir /usr/local/redis/data	#504行，指定持久化文件所在目录
requirepass abc123			#1037行，增加一行，设置redis密码

定义systemd服务管理脚本

vim /usr/lib/systemd/system/redis-server.service
[Unit]
Description=Redis Server
After=network.target

[Service]
User=redis
Group=redis
Type=forking
TimeoutSec=0
PIDFile=/usr/local/redis/log/redis_6379.pid
ExecStart=/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis/conf/redis.conf
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID
PrivateTmp=true

[Install]
WantedBy=multi-user.target

#启动服务
systemctl start redis-server
systemctl enable redis-server

ss -lntp | grep 6379

六、Redis相关工具

6.1、 Redis 命令工具

redis-server：Redis 服务器启动命令
redis-benchmark：性能测试工具，用于检测 Redis 在本机的运行效率
redis-check-aof：修复有问题的 AOF 持久化文件
redis-check-rdb：修复有问题的 RDB 持久化文件
redis-cli：Redis 客户端命令行工具
redis-sentinel：Redis 哨兵集群使用

6.2、 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

6.3、 redis-benchmark 测试工具

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<numreq>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。

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。

#向 IP 地址为 192.168.11.11、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 192.168.11.11 -a 'abc123' -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 192.168.11.11 -a 'abc123' -p 6379 -q -d 100

#可以只测试指定的几个命令
#测试本机上 Redis 服务在进行 set 与 lpush 操作时的性能
redis-benchmark -h 192.168.11.11 -a 'abc123' -p 6379 -t set,get,lpush -n 100000 -q

七、Redis 数据库常用命令

7.1、set和get命令

set和get命令用于设置和获取键值对的。

 set用于存放数据

set key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]

#key 为键名
#value为键值

127.0.0.1:6379>set key1 1

get用于获取数据

127.0.0.1:6379> get key1

7.2、 keys 命令

keys命令用于查询键，支持通配符*和？。

#先赋值
127.0.0.1:6379> set k1 1
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

#查看当前数据库中所有键
keys *

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

7.3、 del 命令

删除当前数据库的指定键。

#
192.168.11.11:6379> del v1

192.168.11.11:6379> get v1

7.4、 exists 命令

7.6、 expire 命令

为已存在的键设置过期时间。

7.7、 ttl 命令

查看键的生命周期时间，-1表示永不过期，-2表示已过期。

7.8、 rename 命令

重命名键名，会覆盖已存在的键的值。

#命令格式
rename 源key 目标key

7.9、 renamenx 命令

重命名键名，如果新键已存在则不执行重命名操作即不会覆盖。

#命令格式
renamenx 源key 目标key

7.10、 dbsize 命令

统计当前库的键的数量

八、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。

8.1、 多数据库间切换

#切换库，默认库ID为 0~15
select 库ID 

8.2、 多数据库间移动数据

#移动键到指定的库
move 键 库ID            

8.3、 清除数据库内数据（慎用）

#清空当前库（慎用）
flushdb

#清空所有库（慎用）
flushall                

8.4、 密码相关

#先登录到redis数据库
redis-cli -p 6379 [-a <password>] [-h IP]

8.4.1、 设置/修改密码

config set requirepass 密码    

8.4.2、 查询redis的密码

config get requirepass         

8.4.3、 密码验证

auth 密码