redis从入门到精通（一）———初始redis及安装
一、初识Redis
1、简介
Redis是一款开源的使用ANSI C语言编写、遵守BSD协议、支持网络、可基于内存也可持久化的日志型、Key-Value高性能数据库。Redis与其他Key-Value缓存产品相比有以下三个特点：
- 支持数据持久化，可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启可再次加载使用
- 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
- 支持数据的备份，即Master-Slave模式的数据备份
同时，我们再看下Redis有什么优势：
- 读速度为110000次/s，写速度为81000次/s，性能极高
- 具有丰富的数据类型，这个上面已经提过了
- Redis所有操作都是原子的，意思是要么成功执行要么失败完全不执行，多个操作也支持事务
- 丰富的特性，比如Redis支持publish/subscribe、notify、key过期等
2、redis优点
(1) 速度快，因为数据存在内存中，类似于HashMap，HashMap的优势就是查找和操作的时间复杂度都是O(1)
(2) 支持丰富数据类型，支持string，list，set，sorted set，hash
(3) 支持事务，操作都是原子性，所谓的原子性就是对数据的更改要么全部执行，要么全部不执行
(4) 丰富的特性：可用于缓存，消息，按key设置过期时间，过期后将会自动删除
二、Redis安装、启动
1、安装
这次写Redis系列的文章，LZ特意去阿里云上买了一个月的服务器，操作系统是Linux，因为Redis项目本身不正式支持Windows系统。不过微软开放技术小组开发和维护了Windows版本的Redis，下载地址为https://github.com/MicrosoftArchive/redis/releases，感兴趣的可以自己去试下，LZ在自己笔记本上安装启动过，没有问题，但就不细说了。
下面说一下在Linux系统上安装并启动Redis的步骤（我的Redis安装在/data/component/redis目录下，每一步使用的命令标红加粗）：
- 进入目录，cd /data/component/redis
- 下载Redis，wget http://download.redis.io/releases/redis-3.2.11.tar.gz，可以看到LZ使用的Redis版本是3.2.11，在LZ写这篇文章的时候，Redis最新版本为4.0.9，地址为http://download.redis.io/releases/redis-4.0.9.tar.gz，感兴趣的朋友也可以用这个版本
- 解压下载下来的tar包，tar -zxvf redis-3.2.11.tar.gz，解压完毕的文件夹名称为redis-3.2.11
- 进入redis-3.2.11，cd redis-3.2.11
- 由于我们下载下来的是源文件，因此使用make命令对源文件进行一个构建，构建完毕我们会发现src目录下多出了redis-benchmark、redis-check-aof、redis-check-rdb、redis-cli、redis-sentinel、redis-server几个可执行文件，这几个可执行文件后面会说到
- 由于上述几个命令在/data/component/redis/redis-3.2.11/src目录下，为了更方便地使用这几个命令而不需要指定全路径，配置一下环境变量。这里我是以非root用户进行登录的，因此配置用户变量，先执行cd命令回到初始目录，再vi ./.bash_profile，在path这一行加入PATH=PATH:PATH:HOME/.local/bin:$HOME/bin:/data/component/redis/redis-3.2.11/src，使用:wq保存并退出
- 使环境变量生效，执行source ./.bash_profile
- 使用redis-server即可启动redis，redis-server /data/component/redis/redis-3.2.11/redis.conf
不过这个时候我们的启动稍微有点问题，不是后台启动的，即ctrl+c之后Redis就停了：
为了解决这个问题，我们需要修改一下redis.conf，将Redis设置为以守护进程的方式进行启动，打开redis.conf，找到daemonize，将其设置为yes即可：
这个时候先关闭一下再启动，Redis就在后台自动运行了，关闭Redis有两种方式：
- redis-cli shutdown，这是种安全关闭redis的方式，但这种写法只适用于没有配置密码的场景，比较不安全，配置密码下一部分会讲
- kill -9 pid，这种方式就是强制关闭，可能会造成数据未保存
重启后，我们可以使用ps -ef | grep redis，netstat -ant | grep 6379命令来验证Redis已经启动。
2、Redis登录授权
上面我们安装了Redis，但这种方式是非常不安全的，因为没有密码，这样任何连接上Redis服务器的用户都可以对Redis执行操作，所以这一部分我们来讲一下给Redis设置密码。
打开redis.conf，找到"requirepass"部分，打开原本关闭的注释，替换一下自己想要的密码即可：
重启Redis，授权登录有两种做法：
- 连接的时候直接指定密码，redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 -a 123456
- 连接后授权，redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379，auth 123456
在配置了密码的情况下，没有进行授权，那么对Redis发送的命令，将返回"(error) NOAUTH Authentication required."。
3、Redis配置文件redis.conf
上面两小节，设置使用守护线程启动、设置密码，都需要修改redis.conf，说明redis.conf是Redis核心的配置文件，本小节我们来看一下redis.conf中一些常用配置：
| 配置 |
作用 |
默认 |
| bind |
当配置了bind之后：
|
127.0.0.1 |
| protected-mode |
protected-mode是Redis3.2之后的新特性，用于加强Redis的安全管理，当满足以下两种情况时，protected-mode起作用：
当满足以上两种情况且protected-mode=yes的时候，访问Redis将报错，即密码未设置的情况下，无密码访问Redis只能通过安装Redis的本机进行访问 |
yes |
| port |
Redis访问端口，由于Redis是单线程模型，因此单机开多个Redis进程的时候会修改端口，不然一般使用大家比较熟悉的6379端口就可以了 |
6379 |
| tcp-backlog |
半连接队列的大小，对半连接队列不熟的可以看我以前的文章TCP：三次握手、四次握手、backlog及其他 |
511 |
| timeout |
指定在一个client空闲多少秒之后就关闭它，0表示不管 |
0 |
| tcp-keepalive |
设置tcp协议的keepalive，从Redis的注释来看，这个参数有两个作用：
|
300 |
| daemonize |
这个前面说过了，指定Redis是否以守护进程的方式启动 |
no |
| supervised |
这个参数表示可以通过upstart和systemd管理Redis守护进程，这个具体和操作系统相关，资料也不是很多，就暂时不管了 |
no |
| pidfile |
当Redis以守护进程的方式运行的时候,Redis默认会把pid写到pidfile指定的文件中 |
/var/run/redis_6379.pid |
| loglevel |
指定Redis的日志级别，Redis本身的日志级别有notice、verbose、notice、warning四种，按照文档的说法，这四种日志级别的区别是：
|
notice |
| logfile |
配置log文件地址,默认打印在命令行终端的窗口上 |
"" |
| databases |
设置Redis数据库的数量，默认使用0号DB |
16 |
| save |
把Redis数据保存到磁盘上，这个是在RDB的时候用的，介绍RDB的时候专门说这个 |
save 900 1 save 300 10 save 60 10000 |
| stop-writes-on-bgsave-error |
当启用了RDB且最后一次后台保存数据失败，Redis是否停止接收数据。 这会让用户意识到数据没有正确持久化到磁盘上，否则没有人会注意到灾难（disaster）发生了。 如果Redis重启了，那么又可以重新开始接收数据了 |
yes |
| rdbcompression |
是否在RBD的时候使用LZF压缩字符串，如果希望省点CPU，那就设为no，不过no的话数据集可能就比较大 |
yes |
| rdbchecksum |
是否校验RDB文件，在RDB文件中有一个checksum专门用于校验 |
yes |
| dbfilename |
dump的文件位置 |
dump.rdb |
| dir |
Redis工作目录 |
./ |
| slaveof |
主从复制，使用slaveof让一个节点称为某个节点的副本，这个只需要在副本上配置 |
关闭 |
| masterauth |
如果主机使用了requirepass配置进行密码保护，使用这个配置告诉副本连接的时候需要鉴权 |
关闭 |
| slave-serve-stale-data |
当一个Slave与Master失去联系或者复制正在进行中，Slave可能会有两种表现：
|
yes |
| slave-read-only |
配置Redis的Slave实例是否接受写操作，即Slave是否为只读Redis |
yes |
| slave-priority |
从站优先级是可以从redis的INFO命令输出中查到的一个整数。当主站不能正常工作时，redis sentinel使用它来选择一个从站并将它提升为主站。 |
100 |
| requirepass |
设置客户端认证密码 |
关闭 |
| rename-command |
命令重命名，对于一些危险命令例如：
作为服务端redis-server，常常需要禁用以上命令来使得服务器更加安全，禁用的具体做法是是：
也可以保留命令但是不能轻易使用，重命名这个命令即可：
这样，重启服务器后则需要使用新命令来执行操作，否则服务器会报错unknown command |
关闭 |
| maxclients |
设置同时连接的最大客户端数量，一旦达到了限制，Redis会关闭所有的新连接并发送一个"max number of clients reached"的错误 |
关闭，默认10000 |
| maxmemory |
不要使用超过指定数量的内存，一旦达到了，Redis会尝试使用驱逐策略来移除键 |
关闭 |
| maxmemory-policy |
当达到了maxmemory之后Redis如何移除数据，有以下的一些策略：
注意，当写操作且Redis发现没有合适的数据可以移除的时候，将会报错 |
关闭，noeviction |
| appendonly |
是否开启AOF，关于AOF后面再说 |
no |
| appendfilename |
AOF文件名称 |
appendonly.aof |
| appendfsync |
操作系统实际写数据到磁盘的频率，有以下几个选项：
当不确定是使用哪种的时候，官方推荐使用everysec，它是速度与数据安全之间的一种折衷方案 |
everysec |
| no-appendfsync-on-rewrite |
aof持久化机制有一个致命的问题，随着时间推移，aof文件会膨胀，当server重启时严重影响数据库还原时间，因此系统需要定期重写aof文件。 重写aof的机制为bgrewriteaof（另外一种被废弃了，就不说了），即在一个子进程中重写从而不阻塞主进程对其他命令的处理，但是这依然有个问题。 bgrewriteaof和主进程写aof，都会操作磁盘，而bgrewriteaof往往涉及大量磁盘操作，这样就会让主进程写aof文件阻塞。 针对上述问题，可以使用此时可以使用no-appendfsync-on-rewrite参数做一个选择：
|
no |
| auto-aof-rewrite-percentage |
本次aof文件超过上次aof文件该值的百分比时，才会触发rewrite |
100 |
| auto-aof-rewrite-min-size |
aof文件最小值，只有到达这个值才会触发rewrite，即rewrite由auto-aof-rewrite-percentage+auto-aof-rewrite-min-size共同保证 |
64mb |
| aof-load-truncated |
redis在以aof方式恢复数据时，对最后一条可能出问题的指令的处理方式：
|
yes |
| slowlog-log-slower-than |
Redis慢查询的最低条件，单位微妙，即查询时间>这个值的会被记录 |
10000 |
| slowlog-max-len |
Redis存储的慢查询最大条数，超过该值之后会将最早的slowlog剔除 |
128 |
| lua-time-limit |
一个lua脚本执行的最大时间，单位为ms |
5000 |
| cluster-enabled |
正常来说Redis实例是无法称为集群的一部分的，只有以集群方式启动的节点才可以。为了让Redis以集群方式启动，就需要此参数。 |
关闭 |
| cluster-config-file |
每个集群节点应该有自己的配置文件，这个文件是不应该手动修改的，它只能被Redis节点创建且更新，每个Redis集群节点需要不同的集群配置文件 |
关闭，nodes-6379.conf |
| cluster-node-timeout |
集群中一个节点向其他节点发送ping命令时，必须收到回执的毫秒数 |
关闭，15000 |
| cluster-slave-validity-factor |
如果该项设置为0，不管Slave节点和Master节点间失联多久都会一直尝试failover。 比如timeout为5，该值为10，那么Master与Slave之间失联50秒，Slave不会去failover它的Master |
关闭，10 |
| cluster-migration-barrier |
当一个Master拥有多少个好的Slave时就要割让一个Slave出来。 例如设置为2，表示当一个Master拥有2个可用的Slave时，它的一个Slave会尝试迁移 |
关闭，1 |
| cluster-require-full-coverage |
有节点宕机导致16384个Slot全部被覆盖，整个集群是否停止服务，这个值一定要改为no |
关闭，yes |
Redis性能测试
之前说过Redis在make之后有一个redis-benchmark，这个就是Redis提供用于做性能测试的，它可以用来模拟N个客户端同时发出M个请求。首先看一下redis-benchmark自带的一些参数：
| 参数 |
作用 |
默认值 |
| -h |
服务器名称 |
127.0.0.1 |
| -p |
服务器端口 |
6379 |
| -s |
服务器Socket |
无 |
| -c |
并行连接数 |
50 |
| -n |
请求书 |
10000 |
| -d |
SET/GET值的字节大小 |
2 |
| -k |
1表示keep alive，0表示重连 |
1 |
| -r |
SET/GET/INC使用随机Key而不是常量，在形式上key样子为mykey_ran:000000012456 -r的值决定了value的最大值 |
无 |
| -p |
使用管道请求 |
1，即不使用管道 |
| -q |
安静模式，只显示query/sec值 |
无 |
| --csv |
使用csv格式输出 |
无 |
| -l |
循环，无限运行测试 |
无 |
| -t |
只运行使用逗号分割的命令的测试 |
无 |
| -I |
空闲模式，只打开N个空闲线程并且等待 |
无 |
抛开配置只谈性能的都是耍流氓，说一下我买的阿里云服务器的配置：
- 单核CPU，CPU类型为Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2682 v4 @ 2.50GHz
- 内存4G
- 带宽1M
- 操作系统为Centos7
首先我们运行最简单的redis-benchmark -q，运行结果为：
打印了每个命令的QPS，看到基本都在读写速度基本都在100000次/s以上。
接着换一个命令进行测试，因为实际场景中我们的Key和Value一定是非常丰富的，不可能是单一的Key和单一的Value，因此接着去的测试使用-r模拟value到100000且将运行次数提高到1000000次，具体命令为redis-benchmark -q -r 100000 -n 1000000，运行结果为：
看到整个读写效率基本都在110000次/s以上，证明了读写的高效率。
简单对于Redis的性能测试就到这儿，这个测试结果看起来很美，但是实际应用却完全不是，主要体现在以下几点：
- 网络与带宽，这是现实中最主要的影响因素，上面的测试还是太过于低级，现实使用中Redis里面存一个用户信息、订单信息，几KB的大小，100000qps根本不可能大家可以算算需要多大的带宽，粗粗算一下超过1个G吧，很多线上服务的带宽根本达不到1G/s，所以Redis的吞吐量最先会被网络带宽限制住
- Redis由于是单线程模型，因此CPU性能非常重要，尤其是大缓存的快速CPU，我这里的CPU上面写过了，Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2682 v4 @ 2.50GHz总体还是可以的
- 客户端连接数，上面使用了默认的连接数50，实际上10W、20W甚至100W+呢？不过得益于epoll模型，整个下降的可以接受，下面有一张连接数和qps的关系，我也是网上找来的
- RDB和AOF可能会对Redis造成的阻塞并未考虑进去
- 尽可能使用大内存，避免SWAP