Redis基础学习笔记

Redis简介

本文链接https://blog.csdn.net/Lxjlxj233/article/details/106797968
Redis 是完全开源免费的，遵守BSD协议，是一个高性能的key-value数据库。

Redis 与其他 key - value 缓存产品有以下三个特点：

• Redis支持数据的持久化，可以将内存中的数据保持在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用。
• Redis不仅仅支持简单的key-value类型的数据，同时还提供list，set，zset，hash等数据结构的存储。
• Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。

Redis 优势

• 性能极高 – Redis读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s 。
• 丰富的数据类型 – Redis支持二进制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 数据类型操作。
• 原子 – Redis的所有操作都是原子性的，同时Redis还支持对几个操作全并后的原子性执行。
• 丰富的特性 – Redis还支持 publish/subscribe, 通知, key 过期等等特性。

Redis的key-value存储优点

• Redis有着更为复杂的数据结构并且提供对他们的原子性操作，这是一个不同于其他数据库的进化路径。Redis的数据类型都是基于基本数据结构的同时对程序员透明，无需进行额外的抽象。
• Redis运行在内存中但是可以持久化到磁盘，所以在对不同数据集进行高速读写时需要权衡内存，应为数据量不能大于硬件内存。在内存数据库方面的另一个优点是， 相比在磁盘上相同的复杂的数据结构，在内存中操作起来非常简单，这样Redis可以做很多内部复杂性很强的事情。 同时，在磁盘格式方面他们是紧凑的以追加的方式产生的，因为他们并不需要进行随机访问。

Redis 数据类型

Redis支持五种数据类型：string（字符串），hash（哈希），list（列表），set（集合）及zset(sorted set：有序集合)。

String（字符串）

• string是redis最基本的类型，一个key对应一个value。
• string类型是二进制安全的。意思是redis的string可以包含任何数据。比如jpg图片或者序列化的对象 。
• string类型是Redis最基本的数据类型，一个键最大能存储512MB。
• redis为字符分配空间的次数是小于等于字符串的长度N，而原C语言中的分配原则必为N。降低了分配次数提高了追加速度，代价就是多占用一些内存空间，且这些空间不会自动释放。
• 高效的计算字符串长度(时间复杂度为O(1))。
• 高效的追加字符串操作。

实战场景：

• 缓存、计数器、分布式锁
• 记录网站每个用户个人主页的访问量（单线程：无竞争。不会出错 incr key）
• 缓存视频的基本信息（数据源在Mysql中）
• 分布式id生成器：三个应用，我们希望三个应用每次获取的Id自增 (incr key)

本人工作中用到过的案例：

• 记录游戏中玩家抽奖总次数(incr key)

• 抽奖贵重奖品数量校验分发(setnx)

  //获得锁
  public boolean getLock(String locked,long time){
  //当键不存在的时候，设置键的值，并且该方法可以设置键的过期时间。
  Boolean flag = redisTemplate.opsForValue.setIfAbsent(locked,"lock",time,TimeUnit.MILLISECONDS);
  	return flag != null && flag;
  }
  //释放锁
  public void releaseLock(String locked){
      reisTemplate.delete(locked);
  }//在释放锁的时候，是存在释放失败的风险的，这也是为什么在设置锁的时候需要设置过期时间的原因，可以防止在出现异常的时候，锁会自动的消失掉。也可以增加几次失败之后的重试机制。
  

基础命令：

• 存：set key value
• 取：get key
• 删：del key

Hash（哈希）

• Redis hash 是一个键值对集合。
• Redis hash是一个string类型的field和value的映射表，hash特别适合用于存储对象。

实战场景：

• 一般可以用来存某个对象的基本属性信息，例如，用户信息，商品信息等，ziplist结构，比较节约内存
• 记录网站每个用户个人主页的访问量
• 缓存视频的基本信息（数据源在Mysql中）

基础命令：

• 存：hset key field value
• 取：hget key field hgetall key
• 删：hdel key field

List（列表）

• Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）,它的底层实际上是个链表。

实战场景：

• 消息队列，分页查询。
• 微博时间轴功能，微博从新到旧的顺序排列。每一个微博是一个对象，例如hash或字符串。然后你的微博Id作为key，你可以lrange获取0~10条微博然后mset获取所有内容，再序列化做出接口。

基础命令：

• 添加：lpush key value / rpush key value
• 范围获取：lrange key start end
• 删除元素并将其返回：lpop key rpop key

Set（集合）

• Redis的Set是string类型的无序集合,且不允许重复的成员，可以想到数学里集合的概念。交集、并集和差集。
• 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)。

实战场景：

• 去重功能，对集合进行交集，并集操作，来查找某些元素的共同点。
• 微博转发抽奖平台（spop key:从集合随机弹出一个元素）。
• 点赞、踩。
• 共同关注。
• 给用户添加标签（sadd key element）向集合Key添加element，若存在则失败。

基础命令：

• 存储： sadd key value
• 获取集合所有元素：smembers key
• 删除集合某个元素：srem key value

Zset(有序集合)

• sorted set：有序集合。
• Redis zset 和 set 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。
• zset的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。

实战场景：

• 范围查找
• 排行榜：分数添加更新
• topN功能

基础命令：

• 存储：zadd key score value
• 获取：zrange key start end
• 删除：zrem key value

redis持久化

由于redis是一个内存数据库，当redis服务器重启或者redis挂掉，数据会丢失，所以需要持久化到硬盘。

RDB

RDB（Redis DataBase）是将某一个时刻的内存快照（Snapshot），以二进制的方式写入磁盘的过程。

RDB持久化触发方式

• 手动
  • save(阻塞)：会阻塞redis主进程，直到 RDB 持久化完成，redis才会响应其他客户端发来的命令。
  • bgsave(非阻塞)：bgsave(background save)既后台保存，它和save的巨大区别是它会fork()一个子进程来执行持久化，整个过程中只有fork()子进程时有短暂的阻塞。
• 自动
  • save m n:在m秒内如果有n个键发生改变，则会自动触发持久化。
    • 本质是redis通过根据持久化的触发条件判断，自动执行bgsave。
    • 当设置多个 save m n 命令时，则满足其中一个条件就会自动触发持久化。

RDB文件恢复

当 Redis 服务器启动时，如果 Redis 根目录存在 RDB 文件 dump.rdb，Redis 就会自动加载 RDB 文件恢复持久化数据。

验证 RDB 文件是否被加载：Redis 在启动时有日志信息(redis.conf)，会显示是否加载了 RDB 文件。

RDB优点

• RDB数据为二进制，数据占用内存小，紧凑。
• RDB对灾难恢复非常有用，它是一个紧凑的文件，可以更快得传输到远程服务器进行Redis服务数据恢复。
• RDB对Redis的运行速度影响很小，因为每次持久化之前主进程会fork()一个子进程，进行数据持久化到硬盘，主进程不会进行I/O操作。
• RDB持久化，重启redis比较快。

RDB缺点

• 因为RDB是在单位时间内指定个key发生变化后执行的持久化，所以会导致最后一次持久化后的数据丢失。
• RDB需要经常fork()子进程，这一过程是会阻塞主进程的，如果数据集过大或者CPU性能不佳就会导致Redis在fork()子进程的时间赢。

AOF

Append Only File，将除了读之外的所有指令以文本的形式追加到AOF文件中，不允许除添加之外的任何操作。

AOF持久化触发方式

修改redis的配置文件，把appendonly选项改为yes，redis即开启了AOF数据持久化模式。

设置AOF同步的方式，这里设置的默认的每秒同步一次，修改配置文件，appendsync。

• always：
  • 表示缓冲区的数据发生更改，则就将该数据写入AOF文件中。
  • Redis 在每个事件循环都要将 AOF 缓冲区中的所有内容写入到 AOF 文件，并且同步 AOF 文件，所以 always 的效率是 appendfsync 选项三个值当中最差的一个，但从安全性来说，也是最安全的。当发生故障停机时，AOF 持久化也只会丢失一个事件循环中所产生的命令数据。
• everysec(默认的方式)：
  • 每秒都把缓冲区的数据写入到AOF中。
  • Redis 在每个事件循环都要将 AOF 缓冲区中的所有内容写入到 AOF 文件中，并且每隔一秒就要在子线程中对 AOF 文件进行一次同步。从效率上看，该模式足够快。当发生故障停机时，只会丢失一秒钟的命令数据。
• no：
  • 不做任何策略配置，将策略配置交给操作系统，一般操作系统是在缓冲区被占完后将数据写入AOF文件中
  • Redis 在每一个事件循环都要将 AOF 缓冲区中的所有内容写入到 AOF 文件。而 AOF 文件的同步由操作系统控制。这种模式下速度最快，但是同步的时间间隔较长，出现故障时可能会丢失较多数据。

AOF文件恢复

• AOF 文件里边包含了重建 Redis 数据所需的所有写命令，所以 Redis 只要读入并重新执行一遍 AOF 文件里边保存的写命令，就可以还原 Redis 关闭之前的状态。

AOF优点

• 数据非常完整，故障恢复丢失数据少
• 保存的命令，可读性高

AOF缺点

• 文件体积较大(保存除读之外的所有命令)
• 数据恢复时间长(需要执行所有写命令)

AOF重写策略

AOF重写策略解决了AOF文件不断增加的问题。

CopyOnWrite：写时复制，当父线程与子线程同时对一个共享数据进行操作时，如果数据没有发生改变，那么父子线程仅仅是进行读操作，那么共享数据不会发生改变；但是如果某个线程进行了写操作，共享数据发生了改变，那么将生成一个数据的复本供父线程使用。

AOF重写过程：

1. redis服务fork一个子进程，该子进程不依赖已存在的AOF文件，仅通过redis已有数据生成新的AOF文件。
2. 主进程实时的将redis中的数据变动写入AOF缓冲区和重写缓冲区。
3. 子进程通知主进程完成对旧数据的AOF重写。
4. 主进程将重写缓冲文件添加到子进程完成重写之后的AOF文件后，形成新的AOF文件替换老的AOF文件。

Redis架构

单机

https://www.jianshu.com/p/df66a882c899

主从复制(Master&Slave)

https://www.cnblogs.com/wade-luffy/p/9639986.html#_label1_0

主机数据更新后根据配置和策略，自动同步到备机的master/slaver机制，Master以写为主，Slave以读为主。

作用：

1. 负载均衡(读写分离)
2. 数据热备份(持久化之外的另一种备份方式)
3. 容灾恢复(当主节点出现问题时，可以由从节点提供服务，实现快速的故障恢复)
4. 高可用的基础(哨兵和集群能够实施的基础)

配置：

配置从库不配主库:主从复制的开启，完全是在从节点发起的；不需要我们在主节点做任何事情。

从节点开启主从复制:

• 配置文件：在从服务器的配置文件中加入：slaveof
• 启动命令：redis-server启动命令后加入 --slaveof
• 客户端命令：Redis服务器启动后，直接通过客户端执行命令：slaveof ，则该Redis实例成为从节点。

断开主从复制：通过slaveof 命令建立主从复制关系以后，可以通过slaveof no one断开。从节点断开复制后，不会删除已有的数据，只是不再接受主节点新的数据变化。

哨兵

https://www.jianshu.com/p/06ab9daf921d

集群

https://blog.csdn.net/miss1181248983/article/details/90056960

(待完善)…