Redis：基础、数据类型和版本区别(持续更新)

Redis：基础

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一：Redis的是什么？
Redis是一款内存高速缓存数据库。Redis全称为：Remote Dictionary Server(远程数据服务),使用C语言编写，Redis是一个key-value存储系统（键值存储系统），支持丰富的数据类型，如：String、list、set、zset、hash。
Redis是一种支持key-value等多种数据结构的存储系统。可用于缓存，事件发布或订阅，高速队列等场景。使用C语言编写，支持网络，提供字符串，哈希，列表，队列，集合结构直接存取，基于内存，可持久化。

二：Redis作用与使用场景
1、Redis的作用
获取最新的n个数据；获取TOP N的数据；设置精准的抢购时间；实现计数器；去除重复值；利用set命令制作反垃圾系统；构建队列系统。

三：Redis的瓶颈在于内存和网络，而不在于CPU
Redis是基于内存操作而CPU又不是Redis的瓶颈,Redis的瓶颈最有可能来自内存和网络带宽。单线程实现起来更简单,cpu又不是瓶颈,所以Redis是由单线程实现的。

四：Redis为什么快？
1、redis是基于内存的，内存的读写速度非常快
CPU不是Redis的瓶颈，Redis的瓶颈最有可能是机器内存的大小或者网络带宽。

2、redis是单线程的，省去了很多上下文切换线程的时间
2.1：不需要各种锁的性能消耗
Redis的数据结构并不全是简单的Key-Value，还有list，hash等复杂的结构，这些结构有可能会进行很细粒度的操作，比如在很长的列表后面添加一个元素，在hash当中添加或者删除

一个对象。这些操作可能就需要加非常多的锁，导致的结果是同步开销大大增加。
在单线程的情况下，就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。

2.2：单线程多进程集群方案
单线程的威力实际上非常强大，每核心效率也非常高，多线程自然是可以比单线程有更高的性能上限，但是在今天的计算环境中，即使是单机多线程的上限也往往不能满足需要了，需要进一步摸索的是多服务器集群化的方案，这些方案中多线程的技术照样是用不上的。

2.3：CPU消耗
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。

2.4：如果CPU成为Redis瓶颈，或者不想让服务器其他CPU核闲置，那怎么办？:
可以考虑多起几个Redis进程，Redis是key-value数据库，不是关系数据库，数据之间没有约束。只要客户端分清哪些key放在哪个Redis进程上就可以了。

3、redis使用多路复用技术，可以处理并发的连接。
非阻塞IO 内部实现采用epoll，采用了epoll+自己实现的简单的事件框架。epoll中的读、写、关闭、连接都转化成了事件，然后利用epoll的多路复用特性，绝不在io上浪费一点时间。

4、IO多路复用技术
redis 采用网络IO多路复用技术来保证在多连接的时候， 系统的高吞吐量。

多路-指的是多个socket连接，复用-指的是复用一个线程。多路复用主要有三种技术：select，poll，epoll。epoll是最新的也是目前最好的多路复用技术。

这里“多路”指的是多个网络连接，“复用”指的是复用同一个线程。采用多路 I/O 复用技术可以让单个线程高效的处理多个连接请求（尽量减少网络IO的时间消耗），且Redis在内存中操作数据的速度非常快（内存内的操作不会成为这里的性能瓶颈），主要以上两点造就了Redis具有很高的吞吐量。

五：Redis单线程的优劣势
1、单进程单线程优势
代码更清晰，处理逻辑更简单
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
不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗CPU

2、单进程单线程弊端
无法发挥多核CPU性能，不过可以通过在单机开多个Redis实例来完善；

Redis：数据类型

String(字符串)

string：最简单的字符串类型键值对缓存，也是最基本的

一：key相关

keys *：查看所有的key (不建议在生产上使用，有性能影响)

type key：key的类型

二：常用命令

get/set/del：查询/设置/删除

set rekey data：设置已经存在的key，会覆盖

setnx rekey data：设置已经存在的key，不会覆盖

set key value ex time：设置带过期时间的数据

expire key：设置过期时间

ttl：查看剩余时间，-1永不过期，-2过期

append key：合并字符串

strlen key：字符串长度

incr key：累加1

decr key：类减1

incrby key num：累加给定数值

decrby key num：累减给定数值

getrange key start end：截取数据，end=-1 代表到最后

setrange key start newdata：从start位置开始替换数据

mset：连续设值

mget：连续取值

msetnx：连续设置，如果存在则不设置

四：其他

select index：切换数据库，总共默认16个

flushdb：删除当前下边db中的数据

flushall：删除所有db中的数据

List(列表)

一：list介绍
Redis列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）。

• list类型是用来存储多个有序的字符串的，支持存储2^32次方-1个元素。
• redis可以从链表的两端进行插入（pubsh）和弹出（pop）元素,充当队列或者栈
• 支持读取指定范围的元素集
• 读取指定下标的元素等

list是链表结构，是双向的。这意味着 list 的插入和删除操作非常快，时间复杂度为 O(1)，但是索引定位很慢，时间复杂度为 O(n)

另外当列表弹出了最后一个元素之后，该数据结构自动被删除，内存被回收。

也可以把list看成一种队列，所以在很多时候可以用redis用作消息队列，这个时候它的作用就类似于activeMq啦；

应用案例有时间轴数据，评论列表，消息传递等等，它可以提供简便的分页，读写操作。

二：常用命令

lpush：从列表左侧头部添加数据
   例子：lpush mylist 1 或 lpush mylist 2
rpush：从列表右侧尾部添加数据
   例子：rpush mylist 1 或 rpush mylist 2
   
lpop：从左侧头部取出一个元素(移除列表头部第一个元素，返回值为移除的元素)
   例子：lpop mylist
   查看：lrange mylist
   
rpop：从左侧尾部取出一个元素(移除列表的最后一个元素，返回值为移除的元素)
   例子：rpop mylist
   查看：lrange mylist
   
lrange：取出指定范围的元素

Lrem：删除列表指定元素
   例子：为删除个数（如果小于0 从右往左删除，如果等于0，全部删除）
   lrem mylist 3 1

index：获取第几个坐标的值
   index mylist 2
   
llen：获取列表的长度
   llen mylist
lset：修改坐标小的值
   lset mylist 1 tomcat
   
ltrim：修剪列表
   ltrim mylist 1 3
linsert：指定位置添加元素
   linsert mylist befor 0 -1
   
lpushx：将一个值插入到已存在的列表头部；如果存在列表就添加，不存就不添加
rpushx：将一个值插入到已存在的列表尾部；如果存在列表就添加，不存就不添加

blpop：如果列表有值就取出，如果没有值就阻塞到有值在获取，超时时间（timeout 0代表无限期）
   blpop mylist 0
brpop：同上
brpoplpush：同上

Hash(哈希)

一：hash介绍
类似map，存储结构化数据结构，比如存储一个对象（不能有嵌套对象）。
Redis hash 是一个 string 类型的 field（字段） 和 value（值） 的映射表，hash 特别适合用于存储对象。
Redis 中每个 hash 可以存储 232 - 1 键值对（40多亿）。

二：hash使用场景
一般对象用string + json存储，对象中某些频繁变化的属性抽出来用hash存储。

当对象的某个属性需要频繁修改时，不适合用string+json，因为它不够灵活，每次修改都需要重新将整个对象序列化并赋值，如果使用hash类型，则可以针对某个属性单独修改，没有序列化，也不需要修改整个对象。

比如，商品的价格、销量、关注数、评价数等可能经常发生变化的属性，就适合存储在hash类型里。

三：常用命令

Hset key field value：命令用于为哈希表中的字段赋值 。
   如果哈希表不存在，一个新的哈希表被创建并进行 HSET 操作。
   如果字段已经存在于哈希表中，旧值将被覆盖。
   HSET myhash field1 "foo"
 返回值
   如果字段是哈希表中的一个新建字段，并且值设置成功，返回 1 。 如果哈希表中域字段已经存在且旧值已被新值覆盖，返回 0 。   
  
HGET key field：获取存储在哈希表中指定字段的值。
   hget testhash name
   返回给定字段的值。如果给定的字段或 key 不存在时，返回nil。

HGETALL key：获取在哈希表中指定 key 的所有字段和值
   以列表形式返回哈希表的字段及字段值。 若 key 不存在，返回空列表。
   hgetall testhash
  
HKEYS key：获取所有哈希表中的字段
   包含哈希表中所有域（field）列表。 当 key 不存在时，返回一个空列表。  
   hkeys testhash
   
HEXISTS key field：查看哈希表 key 中，指定的字段是否存在。
   如果哈希表含有给定字段，返回 1 。 如果哈希表不含有给定字段，或 key 不存在，返回 0 。 
   hexists testhash name   
   
HLEN key：获取哈希表中字段的数量
   返回哈希表中字段的数量。 当 key 不存在时，返回 0 。
   hlen testhash   
   hlen testsss

HVALS key：获取哈希表中所有值；
   一个包含哈希表中所有域(field)值的列表。 当 key 不存在时，返回一个空表。
   hvals testhash
   
HSETNX key field value：只有在字段 field 不存在时，设置哈希表字段的值；
   设置成功，返回 1 。 如果给定字段已经存在且没有操作被执行，返回 0 。
   hsetnx testhash score 100

HINCRBY key field increment：为哈希表 key 中的指定字段的整数值加上增量 increment 。
   返回值：执行 HINCRBY 命令之后，哈希表中字段的值。
   hgetall testhash
   hincrby testhash age 2

HINCRBYFLOAT key field increment：为哈希表 key 中的指定字段的浮点数值加上增量 increment 。
   返回值：执行 Hincrbyfloat 命令之后，哈希表中字段的值。
   hgetall testhash
   hincrbyfloat testhash age 1.1

HMSET key field1 value1 [field2 value2 ]
   同时将多个 field-value (域-值)对设置到哈希表 key 中。
   hmset student name xiaohu age 18 gender men
   查看：
   hget student name
   hget student age
   hget student gender
   
HMGET key field1 [field2]
   获取所有给定字段的值
   一个包含多个给定字段关联值的表，表值的排列顺序和指定字段的请求顺序一样。没有则返回nil
   hmset student name xiaohu age 18 gender men
   查看：
   hget student name
   hget student age
   hget student gender
   获取所有：
   hmget student name age gender body
   
Hdel：
删除一个或多个哈希表字段
   HSET myhash field1 "foo"   
   返回值：被成功删除字段的数量，不包括被忽略的字段。
     成功：(integer) 1；不能存在：(integer) 0

HSTRLEN key field
  获取指定字段的field的长度。3.2后的版本才有的

Set(无序集合)

一：set集合介绍
Redis 的 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。

集合对象的编码可以是 intset 或者 hashtable。

Redis 中集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是 O(1)。

集合中最大的成员数为 232 - 1 (4294967295, 每个集合可存储40多亿个成员)。

二：set常用命令

1、sadd
  添加一个元素到集合中（集合中的元素无序的并且唯一）
  sadd myset ceshi1
  sadd myset ceshi2 ceshi3
  smembers myset
  
2、smembers
  查看集合中所有的元素
  smembers myset
  
3、srem
  删除结合中指定的元素
  srem myset ceshi1
  成功返回 1
  
4、scard
  返回集合元素的数量
  scard myset
  
5、sRandMember
  如果不填写返回个数，默认是1，如果填写的数字大于集合的size，那么返回集合的所有元素
  如果填写的是负数，如果绝对值大于集合的size，那么返回值里会出现一个元素多次出现的情况。
  如果key不存在，则返回nil
  srandmember myset
  srandmember myset1
  
6、smove
  将一个集合的元素转移到另一个集合中
  srandmember myset 5
  srandmember myset1 ceshi6
  smove myset myset1 ceshi3
  
7、spop
  从集合中随机移出一个元素
  smembers myset
  spop myset
  smembers myset
  
8、sismember
  判断元素是否在集合中，如果存在 返回1，否则返回0
  smembers myset
  sismember myset ceshi1
  sismember myset kkkk
  
9、sscan
  使用游标获取集合中的值
  sscan scantest 0 match scanceshi*
  
  从0开始，一直循环，会返回两个集合，第几个是游标的位置，如果为0那么说明执行结束，
  如果不为0，那么下次以第一个集合返回的值作为下次开始的位置如下
  
10、sunion
  集合并运算(集合 并/交/差运算)
  sadd bing1 1 11 111
  sadd bing2 2 22 222
  sadd bing3 3 33 333
  sunion bing1 bing2 bing3
  
11、SUNIONSTORE
  求并集后存到一个新的集合（如果结果集存入到已有的集合，那么会覆盖以后的数据集合）
  sunionstore bing4 bing1 bing2
  smembers bing4
  
12、sinter/sinterstore同上
13、sdiff/sdiffstore同上

ZSet(有序集合sorted set)

一：ZSet介绍
Redis 有序集合和集合一样也是 string 类型元素的集合,且不允许重复的成员。

不同的是每个元素都会关联一个 double 类型的分数。redis 正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。

有序集合的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。

集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是 O(1)。 集合中最大的成员数为 232 - 1 (4294967295, 每个集合可存储40多亿个成员)。

二：常用命令

1、zadd 添加（一个或多个）
  zadd key score1 member1 [score2 member2]
  向有序集合添加一个或多个成员，或者更新已存在成员的分数。
  命令用于将一个或多个成员元素及其分数值加入到有序集当中。
  如果某个成员已经是有序集的成员，那么更新这个成员的分数值，并通过重新插入这个成员元素，来保证该成员在正确的位置上。

  分数值可以是整数值或双精度浮点数。
  如果有序集合 key 不存在，则创建一个空的有序集并执行 ZADD 操作。
  当 key 存在但不是有序集类型时，返回一个错误.
  例子：
    zadd myzset 1 name 2 age 3 gender
	zrang myzset 0 -1 withscore
	zadd myzset 1 names
	zrang myzset 0 -1 withscores
	
2、zincrby 修改成员分数
  zincrby key increment member
  ZINCRBY key increment member

  有序集合中对指定成员的分数加上增量 increment
  Redis zincrby 命令对有序集合中指定成员的分数加上增量 increment
  可以通过传递一个负数值 increment ，让分数减去相应的值，比如 ZINCRBY key -5 member ，就是让 member 的 score 值减去 5 。
  当 key 不存在，或分数不是 key 的成员时， ZINCRBY key increment member 等同于 ZADD key increment member 。
  当 key 不是有序集类型时，返回一个错误。
  分数值可以是整数值或双精度浮点数。
  返回值：member 成员的新分数值，以字符串形式表示。
  zrang myzset 0 -1 withscores
  zincrby myzset -1 class
  zrang myzset 0 -1 withscores
  zincrby myzset -1 class
  
3、zrang 查询（索引查询-分数值递增）  
  通过索引区间返回有序集合指定区间内的成员
  语法：ZRANGE key start stop [WITHSCORES]
  返回值：指定区间内，带有分数值(可选)的有序集成员的列表。
  ## 显示整个有序集成员
  zrang myzset 0 -1 withscores
  ## 显示有序集合下标区间 1 至 2 的成员时
  zrang myzset 1 2 withscores
  ## 测试 end 下标超出最大下标时的情况
  zrang myzset 0 1000 withscores
  
4、zcard 获取有序集合成员数量
  语法：zcard key
  Redis zcard 命令用于计算集合中元素的数量。
  返回值:当 key 存在且是有序集类型时，返回有序集的基数。 当 key 不存在时，返回 0
  zcard myzset
  zcard myzsets
  
5、zcount 查询指定区间分数的成员数量
  语法：zcount key min max
  计算在有序集合中指定区间分数的成员数
  命令用于计算有序集合中指定分数区间的成员数量。
  返回值：分数值在 min 和 max 之间的成员的数量。
  zrang myzset 0 -1
  zrang myzset 0 -1 withscores
  zcount myset 1 2
  zcount myzsets 1 2
  
6、zlexcount 查询指定字典区间的成员数量
   zlexcount key min max
  在有序集合中计算指定字典区间内成员数量
  返回值:指定区间内的成员数量。
  zrang myzset 0 -1 withscores
  zlexcount myset [a [b
  zlexcount myset [a [d
  zlexcount myset [a [z
  
7、zrangebyscore 查询指定分数区间的成员 - 分数值递增
  语法：zrangebyscore key min max [withscores] [limit]
  通过分数返回有序集合指定区间内的成员
  zrangebyscore 返回有序集合中指定分数区间的成员列表。有序集成员按分数值递增(从小到大)次序排列。
  具有相同分数值的成员按字典序来排列(该属性是有序集提供的，不需要额外的计算)。
  默认情况下，区间的取值使用闭区间 (小于等于或大于等于)，你也可以通过给参数前增加 ( 符号来使用可选的开区间 (小于或大于)。
  zrang myset 0 -1 withscores
  zrangebyscore myset -1 3 withscores
  
8、zrank 查询指定成员的索引 (分数值递增排序)
  zrank key member
  返回有序集合中指定成员的索引
  zrank 返回有序集中指定成员的排名。其中有序集成员按分数值递增(从小到大)顺序排列。
  zadd myset 1 11 2 22 3 33 4 55 6 66
  zrang myset 0 -1 withscores
  zrank myset 11 
  zrank myset 22
  
9、zrevrank 查询指定成员的索引 （分数值递减排序）
  语法：zrevrank key member  
  返回有序集合中指定成员的排名，有序集成员按分数值递减(从大到小)排序
  返回值：如果成员是有序集 key 的成员，返回成员的排名。 如果成员不是有序集 key 的成员，返回 nil 。
  zrevrank 命令返回有序集中成员的排名。其中有序集成员按分数值递减(从大到小)排序。
  排名以 0 为底，也就是说， 分数值最大的成员排名为 0 。
  使用 ZRANK 命令可以获得成员按分数值递增(从小到大)排列的排名。
  zrang myset 0 -1 withscores
  zrevrank myset 11
  zrevrank myset 22

Redis：版本对比

Redis2.0

1、Redis2.6
Redis2.6在2012年正是发布，经历了17个版本，到2.6.17版本，相对于Redis2.4，主要特性如下：

（1）服务端支持Lua脚本。

（2）去掉虚拟内存相关功能。

（3）放开对客户端连接数的硬编码限制。

（4）键的过期时间支持毫秒。

（5）从节点支持只读功能。

（6）两个新的位图命令：bitcount和bitop。

（7）增强了redis-benchmark的功能：支持定制化的压测，CSV输出等功能。

（8）基于浮点数自增命令：incrbyfloat和hincrbyfloat。

（9）redis-cli可以使用--eval参数实现Lua脚本执行。

（10）shutdown命令增强。

（11）重构了大量的核心代码，所有集群相关的代码都去掉了，cluster功能将会是3.0版本最大的亮点。

（12）info可以按照section输出，并且添加了一些统计项

（13）sort命令优化

 
2、Redis2.8
Redis2.8在2013年11月22日正式发布，经历了24个版本，到2.8.24版本，相比于Redis2.6，主要特性如下：

（1）添加部分主从复制的功能，在一定程度上降低了由于网络问题，造成频繁全量复制生成RDB对系统造成的压力。

（2）尝试性的支持IPv6.

（3）可以通过config set命令设置maxclients。

（4）可以用bind命令绑定多个IP地址。

（5）Redis设置了明显的进程名，方便使用ps命令查看系统进程。

（6）config rewrite命令可以将config set持久化到Redis配置文件中。

（7）发布订阅添加了pubsub。

（8）Redis Sentinel第二版，相比于Redis2.6的Redis Sentinel，此版本已经变成生产可用。

Redis3.0

1、Redis3.0（里程碑）
Redis3.0在2015年4月1日正式发布，相比于Redis2.8主要特性如下：
Redis最大的改动就是添加Redis的分布式实现Redis Cluster。

（1）Redis Cluster：Redis的官方分布式实现。

（2）全新的embedded string对象编码结果，优化小对象内存访问，在特定的工作负载下载速度大幅提升。

（3）Iru算法大幅提升。

（4）migrate连接缓存，大幅提升键迁移的速度。

（5）migrate命令两个新的参数copy和replace。

（6）新的client pause命令，在指定时间内停止处理客户端请求。

（7）bitcount命令性能提升。

（8）cinfig set设置maxmemory时候可以设置不同的单位（之前只能是字节）。

（9）Redis日志小做调整：日志中会反应当前实例的角色（master或者slave）。

（10）incr命令性能提升。

 

2、Redis3.2
Redis3.2在2016年5月6日正式发布，相比于Redis3.0主要特征如下：

（1）添加GEO相关功能。

（2）SDS在速度和节省空间上都做了优化。

（3）支持用upstart或者systemd管理Redis进程。

（4）新的List编码类型：quicklist。

（5）从节点读取过期数据保证一致性。

（6）添加了hstrlen命令。

（7）增强了debug命令，支持了更多的参数。

（8）Lua脚本功能增强。

（9）添加了Lua Debugger。

（10）config set 支持更多的配置参数。

（11）优化了Redis崩溃后的相关报告。

（12）新的RDB格式，但是仍然兼容旧的RDB。

（13）加速RDB的加载速度。

（14）spop命令支持个数参数。

（15）cluster nodes命令得到加速。

（16）Jemalloc更新到4.0.3版本。

Redis4.0

下面是Redis4.0的新特性：

（1）提供了模块系统，方便第三方开发者拓展Redis的功能。

（2）PSYNC2.0：优化了之前版本中，主从节点切换必然引起全量复制的问题。

（3）提供了新的缓存剔除算法：LFU（Last Frequently Used），并对已有算法进行了优化。

（4）提供了非阻塞del和flushall/flushdb功能，有效解决删除了bigkey可能造成的Redis阻塞。

（5）提供了memory命令，实现对内存更为全面的监控统计。

（6）提供了交互数据库功能，实现Redis内部数据库的数据置换。

（7）提供了RDB-AOF混合持久化格式，充分利用了AOF和RDB各自优势。

（8）Redis Cluster 兼容NAT和Docker。

Redis5.0

（1）新的Stream数据类型。

（2）新的Redis模块API：Timers and Cluster API。

（3）RDB现在存储LFU和LRU信息。

（4）集群管理器从Ruby（redis-trib.rb）移植到C代码。可以在redis-cli中。查看`redis-cli —cluster help`了解更多信息。

（5）新sorted set命令：ZPOPMIN / MAX和阻塞变量。

（6）主动碎片整理V2。

（7）增强HyperLogLog实现。

（8）更好的内存统计报告。

（9）许多带有子命令的命令现在都有一个HELP子命令。

（10）客户经常连接和断开连接时性能更好。

（11）错误修复和改进。

（12）Jemalloc升级到5.1版

Redis6.0

https://zhuanlan.zhihu.com/p/76788470

Redis7.0