redis学习入门

redis学习入门

  • 一、入门
  • 二、数据结构
    • 1、string
    • 2、hash
    • 三、list 类型数据基本操作
    • 四、set 类型(hash变形来的)
    • 五、sorted-set
    • 三、通用指令
      • 1.key基本操作
      • 2. db 基本操作
      • 3.服务器运行过程中重启
  • 三、高级部分
    • 一、linux安装redis
    • 二、redis数据持久化
    • RDB持久化 -> 快照备份
    • AOP持久化 ->文件记录
      • AOF写数据三种策略(appendfsync)
    • 三、事务
      • 事务的基本操作
    • 四、锁
      • 乐观锁-watch
      • 分布式锁-悲观锁
    • 五、删除策略
      • 1、定时删除
      • 2、惰性删除
      • 3、定期删除
      • 4.逐出算法
        • 检测易失数据(可能会过期的数据集server.db[i].expires )
        • 检测全库数据(所有数据集server.db[i].dict )
        • 放弃数据驱逐
    • 六、redis.conf部分相关
    • 七、高级数据类型-针对场景
      • Bitmaps 统计型数据类型
      • HyperLogLog
      • GEO
    • 八、主从复制
      • 一、高并发、高性能、高可用
      • 二、主从复制流程
        • 1.建立连接阶段
        • 2. 数据同步阶段工作流程
        • 3. 命令传播阶段
        • 4.主从赋值常见问题
    • 九、哨兵模式
      • 1.哨兵(sentinel) 是一个分布式系统,用于对主从结构中的每台服务器进行监控,当出现故障时通过投票机制选择新的master并将所有slave连接到新的master。**
      • 2.配置哨兵
      • 3.哨兵工作原理
    • 十、集群
      • 使用clustor搭建集群
    • 十二 企业级解决方案

一、入门

clear 清屏
quit/exit 推出
help 帮助

二、数据结构

1、string

获取数据: get key
获取多个:mget key1 key2
添加/修改: set key
添加/修改 多个: set key1 v1 key2 v2
删除:del key
删除多个:del key1 key2...
获取字符串长度: strlen key1
追加字符:	 append key appendStr
设置数值增加: 
	+1	incr key 
	+指定整数	incrby key increment
	+指定小数	incrbyfloat key increment
设置数值数据减少指定范围的值:
	decr key
	decrby key increment
设置数据具有指定的生命周期:
	setex key seconds value
	psetex key milliseconds value

2、hash

redis学习入门_第1张图片

添加/修改数据 hset key feild val
添加/修改多个数据 hmset key feild1 val1 feild2 val2
获取数据 hget key feild
获取多个数据 
	hmget key feild1 feild2
	hgetall key
删除数据 hdel key feild1 [feild2]  
获取哈希表中字段的数量 hlen key
获取哈希表中是否存在指定的字段 hexists key feild
获取哈希表中所有的字段名或字段值 hkeys key  | hvals key 
设置指定字段的数值数据增加指定范围的值
	hincrby key val 增长val
	hincrbyfloat key val 增长浮点值val
如果key中不存在feild添加,并设置为value	hsetnx key field value

三、list 类型数据基本操作

  • 有序的/可重复的
    redis学习入门_第2张图片

    添加/修改数据 
    左添加:lpush key val1 val2 [...]
    右添加: rpush key val1 val2 [...]
    获取数据
    查看所有:lrange list1 0 -1
    左起切片start到stop: lrange key start stop
    左起第index个: lindex key index
    list 长度:llen key
    获取并移除数据:
    lpop key
    rpop key
    从单个或多个列表规定时间内获取并移除数据
    blpop key1 [key2] timeout
    brpop key1 [key2] timeout
    brpoplpush source destination timeout
    移除指定数据(从左起 移除value ,如value是重复的可用count指定移除其中的几个):lrem key count value
    

四、set 类型(hash变形来的)

  • 无序不重复

  • 能够保存大量的数据,高效的内部存储机制,便于查询

  • 与hash存储结构完全相同,仅存储键,不存储值(nil),并且值是不允许重复的
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      添加数据: sadd key member1 [member2 ...]
      获取全部数据: smembers key
      删除数据: srem key member1 [member2]
      获取集合数据总量: scard key
      判断集合中是否包含指定数据: sismember key member
      随机获取集合中指定数量的数据: srandmember key [count] 默认是一个
      随机获取集合中的某个数据并将该数据移出集合: spop key [count]
      求两个集合的
      	交集:sinter key1 [key2]
      	并集:sunion key1 [key2]
      	差集:   sdiff key1 [key2]
      求两个集合的交、并、差集并存储到指定集合中:
      	sinterstore destination key1 [key2]
      	sunionstore destination key1 [key2]
      	sdiffstore destination key1 [key2]
      将指定数据从原始集合中移动到目标集合中:
      	smove source destination member	
    

    五、sorted-set

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添加数据: zadd key score1 member1 [score2 member2]
获取全部数据: 
	zrange key start stop [WITHSCORES] 从大到小
	zrevrange key start stop [WITHSCORES] 从小到大
删除数据:  zrem key member [member ...]
按条件获取数据: zrangebyscore key min max [WITHSCORES] [LIMIT]
条件删除数据:
	zremrangebyrank key start stop
	zremrangebyscore key min max
获取集合数据总量:
	zcard key
	zcount key min max
集合交、并操作:
	zinterstore destination numkeys key [key ...]
	zunionstore destination numkeys key [key ...]
获取数据对应的索引(排名):
	zrank key member
	zrevrank key member
score值获取与修改
	zscore key member
	zincrby key increment member
  • time 获取时间

三、通用指令

1.key基本操作

删除: del key
是否存在: exists key
key的类型: type key
为指定的key设置时效性: 
	expire key seconds
	pexpire key milliseconds
	expireat key timestamp
	pexpireat key milliseconds-timestamp
获取key的有效时间
	ttl key (-1:key未设置有效期/持久; -2:key设置了有效期,且已失效;xxx: 有效期剩余)
	pttl key 	(-1:key未设置有效期; -2:key设置了有效期,且已失效;xxx: 可以的有效期剩余)
切换key从时效性转换为永久性: persist key
查询key: keys pattern
命令 语义
keys * 查询所有
keys it* 查询所有以it开头
keys *heima 查询所有以heima结尾
keys ??ha 查询所有前面两个字符任意,后面以ha结尾
keys user:? 查询所有以user:开头,最后一个字符任意
keys u[st]er:1 查询所有以u开头,以er:1结尾,中间包含一个字母,s或t
为key改名: 
	rename key newkey
	renamenx key newkey   如果不存在才改名
对所有key排序 sort
其他key通用操作: help @generic

2. db 基本操作

  • 每个redis服务默认提供16个数据库,编号0-15,相互独立

      切换数据库: select index
      其他操作: 
      	quit	
      	ping 测试服务器是否连通
      	echo message 输出一个日志
      数据移动: move key db
      数据清除:
      	dbsize 
      	flushdb   清除当前数据库
      	fllushall  清除所有数据库
    

3.服务器运行过程中重启

debug reload

三、高级部分

一、linux安装redis

下载安装包
	wget http://download.redis.io/releases/redis-4.2.100.tar.gz
解压
	tar –xvf 文件名.tar.gz
安装
	make install [destdir=/目录]
启动时可修改端口:
进入redis目录启动服务 redis-rever -h ip --port 6666
客户端连接 redis-cli -h ip -p 6666

二、redis数据持久化

RDB持久化 -> 快照备份

RDB优点

RDB是一个紧凑压缩的二进制文件,存储效率较高
RDB内部存储的是redis在某个时间点的数据快照,非常适合用于数据备份,全量复制等场景RDB恢复数据的速度要比AOF快很多
应用:服务器中每X小时执行bgsave备份,并将RDB文件拷贝到远程机器中,用于灾难恢复。

缺点

RDB方式无论是执行指令还是利用配置,无法做到实时持久化,具有较大的可能性丢失数据
bgsave指令每次运行要执行fork操作创建子进程,要牺牲掉一些性能
Redis的众多版本中未进行RDB文件格式的版本统一,有可能出现各版本服务之间数据格式无法兼容现象

在配置文件中修改redis持久化的信息详细:

redis.cof

	* dbfilename dump.rdb
	说明:设置本地数据库文件名,默认值为 dump.rdb
	经验:通常设置为dump-端口号.rdb
	* dir
	说明:设置存储.rdb文件的路径
	经验:通常设置成存储空间较大的目录中,目录名称data
	* rdbcompression yes
	说明:设置存储至本地数据库时是否压缩数据,默认为 yes,采用 LZF 压缩
	经验:通常默认为开启状态,如果设置为no,可以节省 CPU 运行时间,但会使存储的文件变大(巨大)
	* rdbchecksum yes
	说明:设置是否进行RDB文件格式校验,该校验过程在写文件和读文件过程均进行
	经验:通常默认为开启状态,如果设置为no,可以节约读写性过程约10%时间消耗,但是存储一定的数据损坏风险
	 stop-writes-on-bgsave-error yes(bgsave的配置项)
	说明:后台存储过程中如果出现错误现象,是否停止保存操作
	经验:通常默认为开启状态
	 save 10 2(10秒内有两个key发生变化执行bgsave) 
	 说明:save配置要根据实际业务情况进行设置,频度过高或过低都会出现性能问题,结果可能是灾难性的
	save配置中对于second与changes设置通常具有互补对应关系,尽量不要设置成包含性关系
	save配置启动后执行的是bgsave操作

持久化命令:save 不建议使用

手动调用一次,刷新一次快照信息

save指令的执行会阻塞当前Redis服务器,直到当前RDB过程完成为止,有可能会造成长时间阻塞,线上环境不建议使用。

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后台执行持久化 bgsave

手动启动后台保存操作,但不是立即执行

  • 谁:redis操作者(用户)发起指令;redis服务器控制指令执行
  • 什么时间:即时(发起);合理的时间(执行)
  • 干什么事情:保存数据
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AOP持久化 ->文件记录

  • AOF(append only file)持久化:以独立日志的方式记录每次写命令,重启时再重新执行AOF文件中命令达到恢复数据的目的。与RDB相比可以简单描述为改记录数据为记录数据产生的过程
  • AOF的主要作用是解决了数据持久化的实时性,目前已经是Redis持久化的主流方式
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AOF写数据三种策略(appendfsync)

always(每次)
每次写入操作均同步到AOF文件中,数据零误差,性能较低
everysec(每秒)
每秒将缓冲区中的指令同步到AOF文件中,数据准确性较高,性能较高
在系统突然宕机的情况下丢失1秒内的数据
no(系统控制)
由操作系统控制每次同步到AOF文件的周期,整体过程不可控

redis.cof

	* dbfilename dump.rdb
	说明:设置本地数据库文件名,默认值为 dump.rdb
	经验:通常设置为dump-端口号.rdb
	* dir
	说明:设置存储.rdb文件的路径
	经验:通常设置成存储空间较大的目录中,目录名称data
	* rdbcompression yes
	说明:设置存储至本地数据库时是否压缩数据,默认为 yes,采用 LZF 压缩
	经验:通常默认为开启状态,如果设置为no,可以节省 CPU 运行时间,但会使存储的文件变大(巨大)
	* rdbchecksum yes
	说明:设置是否进行RDB文件格式校验,该校验过程在写文件和读文件过程均进行
	经验:通常默认为开启状态,如果设置为no,可以节约读写性过程约10%时间消耗,但是存储一定的数据损坏风险
	 stop-writes-on-bgsave-error yes(bgsave的配置项)
	说明:后台存储过程中如果出现错误现象,是否停止保存操作
	经验:通常默认为开启状态
	 save 10 2(10秒内有两个key发生变化执行bgsave) 
	 说明:save配置要根据实际业务情况进行设置,频度过高或过低都会出现性能问题,结果可能是灾难性的
	save配置中对于second与changes设置通常具有互补对应关系,尽量不要设置成包含性关系
	save配置启动后执行的是bgsave操作
	appendonly yes|no 是否开启AOF持久化功能,默认为不开启状态
	appendfsync always|everysec|no  AOF写数据策略
	appendfilename filename AOF持久化文件名,默认文件名未appendonly.aof,建议配置为appendonly-端口号.aof

AOF重写
随着命令不断写入AOF,文件会越来越大,为了解决这个问题,Redis引入了AOF重写机制压缩文件体积。AOF文件重
写是将Redis进程内的数据转化为写命令同步到新AOF文件的过程。简单说就是将对同一个数据的若干个条命令执行结
果转化成最终结果数据对应的指令进行记录。

AOF重写作用
降低磁盘占用量,提高磁盘利用率
提高持久化效率,降低持久化写时间,提高IO性能
降低数据恢复用时,提高数据恢复效率

AOF重写规则
进程内已超时的数据不再写入文件
忽略无效指令,重写时使用进程内数据直接生成,这样新的AOF文件只保留最终数据的写入命令
如del key1、 hdel key2、srem key3、set key4 111、set key4 222等
对同一数据的多条写命令合并为一条命令
如lpush list1 a、lpush list1 b、 lpush list1 c 可以转化为:lpush list1 a b c。
为防止数据量过大造成客户端缓冲区溢出,对list、set、hash、zset等类型,每条指令最多写入64个元素

AOF重写方式
1 手动重写 bgrewriteaof
2 自动重写 conf文件中配置
自动重写触发条件设置
auto-aof-rewrite-min-size size
auto-aof-rewrite-percentage 80
自动重写触发比对参数( 运行指令info Persistence获取具体信息 )
aof_current_size
aof_base_size
自动重写触发条件
在这里插入图片描述
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RDB持久化和AOF持久化对比

持久化方式 RDB AOF
占用存储空间 小(数据级:压缩) 大(指令级:重写)
存储速度
恢复速度
数据安全性 会丢失数据 依据策略决定
资源消耗 高/重量级 低/轻量级
启动优先级

三、事务

  • redis事务就是一个命令执行的队列,将一系列预定义命令包装成一个整体(一个队列)。当执行时,一次性按照添加顺序依次执行,中间不会被打断或者干扰。
  • 一个队列中,一次性、顺序性、排他性的执行一系列命令

事务的基本操作

开启事务 multi
设定事务的开启位置,此指令执行后,后续的所有指令均加入到事务中

执行事务 exec
设定事务的结束位置,同时执行事务。与multi成对出现,成对使用

取消事务 discard
终止当前事务的定义,发生在multi之后,exec之前

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如果定义的事务中所包含的命令存在语法错误,整体事务中所有命令均不会执行。包括那些语法正确的命令。
指命令格式正确,但是无法正确的执行;能够正确运行的命令会执行,运行错误的命令不会被执行

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四、锁

乐观锁-watch

对 key 添加监视锁,在执行exec前如果key发生了变化,终止事务执行
watch key1 [key2……]

取消对所有 key 的监视 unwatch

分布式锁-悲观锁

使用 setnx 设置一个公共锁:setnx lock-key value

利用setnx命令的返回值特征,有值则返回设置失败,无值则返回设置成功

  • 对于返回设置成功的,拥有控制权,进行下一步的具体业务操作
  • 对于返回设置失败的,不具有控制权,排队或等待

操作完毕通过del操作释放锁

注意:上述解决方案是一种设计概念,依赖规范保障,具有风险性;如:某个用户操作时对应客户端宕机,且此时已经获取到锁。由于锁操作由用户控制加锁解锁,必定会存在加锁后未解锁的风险; 需要解锁操作不能仅依赖用户控制,系统级别要给出对应的保底处理方

使用 expire 为锁key添加时间限定,到时不释放,放弃锁
expire lock-key second
pexpire lock-key milliseconds

由于操作通常都是微秒或毫秒级,因此该锁定时间不宜设置过大。具体时间需要业务测试后确认。

  • 例如:持有锁的操作最长执行时间127ms,最短执行时间7ms。
  • 测试百万次最长执行时间对应命令的最大耗时,测试百万次网络延迟平均耗时
  • 锁时间设定推荐:最大耗时120%+平均网络延迟110%
  • 如果业务最大耗时<<网络平均延迟,通常为2个数量级,取其中单个耗时较长即可

五、删除策略

  • 在内存占用与CPU占用之间寻找一种平衡,顾此失彼都会造成整体redis性能的下降,甚至引发服务器宕机或内存泄露
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1、定时删除

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2、惰性删除

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3、定期删除

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4.逐出算法

  • Redis使用内存存储数据,在执行每一个命令前,会调用freeMemoryIfNeeded()检测内存是否充足。如果内存不满足新加入数据的最低存储要求,redis要临时删除一些数据为当前指令清理存储空间。清理数据的策略称为逐出算法。
  • 注意:逐出数据的过程不是100%能够清理出足够的可使用的内存空间,如果不成功则反复执行。当对所有数据尝试完毕后,如果不能达到内存清理的要求,将出现错误信息。

(error) OOM command not allowed when used memory >‘maxmemory’

  • 影响数据逐出的相关配置

最大可使用内存
maxmemory

占用物理内存的比例,默认值为0,表示不限制。生产环境中根据需求设定,通常设置在50%以上。

每次选取待删除数据的个数
maxmemory-samples

选取数据时并不会全库扫描,导致严重的性能消耗,降低读写性能。因此采用随机获取数据的方式作为待检测删除数据

删除策略
maxmemory-policy

达到最大内存后的,对被挑选出来的数据进行删除的策略

检测易失数据(可能会过期的数据集server.db[i].expires )

① volatile-lru:挑选最近最少使用的数据淘汰
② volatile-lfu:挑选最近使用次数最少的数据淘汰
③ volatile-ttl:挑选将要过期的数据淘汰
④ volatile-random:任意选择数据淘汰

检测全库数据(所有数据集server.db[i].dict )

⑤ allkeys-lru:挑选最近最少使用的数据淘汰
⑥ allkeys-lfu:挑选最近使用次数最少的数据淘汰
⑦ allkeys-random:任意选择数据淘汰

放弃数据驱逐

⑧ no-enviction(驱逐):禁止驱逐数据(redis4.0中默认策略),会引发错误OOM(Out Of Memory)

使用INFO命令输出监控信息,查询缓存 hit 和 miss 的次数,根据业务需求调优Redis配置

六、redis.conf部分相关

  • 设置服务器以守护进程的方式运行

daemonize yes|no

  • 绑定主机地址

bind 127.0.0.1

  • 设置服务器端口号

port 6379

  • 设置数据库数量

databases 16

  • 设置服务器以指定日志记录级别

loglevel debug|verbose|notice|warning

  • 日志记录文件名

logfile 端口号.log

注意:日志级别开发期设置为verbose即可,生产环境中配置为notice,简化日志输出量,降低写日志IO的频度

客户端配置

  • 设置同一时间最大客户端连接数,默认无限制。当客户端连接到达上限,Redis会关闭新的连接

maxclients 0

  • 客户端闲置等待最大时长,达到最大值后关闭连接。如需关闭该功能,设置为 0

timeout 300

多服务器快捷配置

导入并加载指定配置文件信息,用于快速创建redis公共配置较多的redis实例配置文件,便于维护
include /path/server-端口号.conf

七、高级数据类型-针对场景

Bitmaps 统计型数据类型

  • 获取指定key对应偏移量上的bit值

getbit key offset

  • 设置指定key对应偏移量上的bit值,value只能是1或0

setbit key offset value

扩展操作

  • 对指定key按位进行交、并、非、异或操作,并将结果保存到destKey中

bitop op destKey key1 [key2…]
* and:交
* or:并
* not:非
* xor:异或

  • 统计指定key中1的数量

bitcount key [start end]

HyperLogLog

应用于独立信息统计

  • 基数是数据集去重后元素个数
  • HyperLogLog 是用来做基数统计的,运用了LogLog的算法

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GEO

GEO类型的基本操作

  • 添加坐标点

geoadd key longitude latitude member [longitude latitude member …]

  • 获取坐标点

geopos key member [member …]

  • 计算坐标点距离

geodist key member1 member2 [unit]

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八、主从复制

一、高并发、高性能、高可用

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主从复制的作用

  • 读写分离:master写、slave读,提高服务器的读写负载能力
  • 负载均衡:基于主从结构,配合读写分离,由slave分担master负载,并根据需求的变化,改变slave的数量,通过多个从节点分担数据读取负载,大大提高Redis服务器并发量与数据吞吐量
  • 故障恢复:当master出现问题时,由slave提供服务,实现快速的故障恢复
  • 数据冗余:实现数据热备份,是持久化之外的一种数据冗余方式
  • 高可用基石:基于主从复制,构建哨兵模式与集群,实现Redis的高可用方案

二、主从复制流程

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1.建立连接阶段

建立slave到master的连接,使master能够识别slave,并保存slave端口号
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在这里插入图片描述
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2. 数据同步阶段工作流程
  • 在slave初次连接master后,复制master中的所有数据到slave
  • 将slave的数据库状态更新成master当前的数据库状态
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3. 命令传播阶段
  • 当master数据库状态被修改后,导致主从服务器数据库状态不一致,此时需要让主从数据同步到一致的
    状态,同步的动作称为命令传播
  • master将接收到的数据变更命令发送给slave,slave接收命令后执行命令
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4.主从赋值常见问题

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九、哨兵模式

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1.哨兵(sentinel) 是一个分布式系统,用于对主从结构中的每台服务器进行监控,当出现故障时通过投票机制选择新的master并将所有slave连接到新的master。**

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2.配置哨兵

配置一拖二的主从结构
配置三个哨兵(配置相同,端口不同)
参看sentinel.conf
启动哨兵
redis-sentinel sentinel- 端口号 .conf

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3.哨兵工作原理

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十、集群

使用clustor搭建集群

  • redis提供的服务OPS可以达到10万/秒,当前业务OPS已经达到10万/秒
  • 内存单机容量达到256G,当前业务需求内存容量1T
  • 使用集群的方式可以快速解决上述问题

集群就是使用网络将若干台计算机联通起来,并提供统一的管理方式,使其对外呈现单机的服务效果
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十二 企业级解决方案

缓存预热
缓存雪崩
缓存击穿
缓存穿透
性能指标监控

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