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
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
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
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
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。
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
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
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
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 | 慢 | 快 |
| 恢复速度 | 快 | 慢 |
| 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 | 低 | 高 |
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
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
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
1、定时删除
2、惰性删除
3、定期删除
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
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]
八、主从复制
一、高并发、高性能、高可用
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
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
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
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
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
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
3.哨兵工作原理
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
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