十分钟了解Redis

Redis入门、安装、配置、命令、数据类型、集群模式

Redis 是一个高性能的key-value内存数据库。

1、yum安装

$ yum install -y redis

2、编译安装（建议）

$ yum install -y gcc
$ wget http://download.redis.io/releases/redis-5.0.3.tar.gz
$ tar -xvf redis-5.0.3.tar.gz
$ cd redis-5.0.3
$ make && make install PREFIX=$PWD

Redis的启动和关闭

1、常用配置项

只能使用bind列表中的地址连接redis
bind 0.0.0.0
没有设置bind和requirepass时才能启用，启用后只有本机可以连接。在设置bind或requirepass后此选项失效
protected-mode yes
端口
port 6379
是否以守护进程启动
daemonize yes
客户端连接密码，注释则不需要密码
requirepass foobared

2、常用命令

以配置文件启动redis服务
$ redis-server redis.conf
在特定端口上启动redis服务
$ redis-server --prot 
查看redis集群命令帮助
$ redis-cli --cluster help
客户端带参数连接
$ redis-cli -h  -p  -a 
客户端直接执行redis指令
$ redis-cli [command] 例如：redis-cli shutdown 或者 redis-cli info
杀死全部带有redis关键字的进程
$ pkill redis

Redis的数据类型

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

1、string

string是最常用的数据类型

设置一个键值对
> SET key value
获取一个键的值
> GET key
使一个键的值自增1，若键不存在新增键值为1
> INCR key
使一个键的值自减1，若键不存在新增键值为-1
> DECR key
使一个键的值自增value，若键不存在新增键值为value
> INCRBY key value
使一个键的值自减value，若键不存在新增键值为-value
> DECRBY key value
设置多个键值对
> MSET key1 value1 key2 value2 ...
获取多个键的值
> MGET key1 key2 ...

2、hash

指令前缀H-

向哈希表中加入一个属性值
> HSET key field value
获取哈希表中一个属性的值
> HGET key field
向哈希表中加入多个属性值
> HMSET key field1 value1 field2 value2 ...
获取哈希表中多个属性的值
> HMGET key field1 field2 ...

3、 list

指令前缀L-或R-，事实上它是个阻塞双端队列

从列表的头部插入一个或多个值，批量插入时每一个都从头部插入会得到[... value2] value1
> LPUSH key value1 [value2 ...]
从列表的头部插入一个或多个值
> RPUSH key value1 [value2 ...]
立即从列表头部弹出一个元素，不存在则返回nil
> LPOP key
立即从列表尾部弹出一个元素，不存在则返回nil
> RPOP key
阻塞弹出列表头部一个元素，直到有元素可弹出或等待超时，超时设置为0则一直阻塞
> BLPOP key timeout
阻塞弹出列表尾部一个元素
> BRPOP key timeout
获取列表指定范围内的元素
> LRANGE key start stop 
裁剪列表保留指定范围的元素
> LTRIM key start stop 

4、set

指令前缀S-

向集合中添加一个或多个成员
> SADD key member1 [menber2 ...]
返回集合中的全部成员
> SMEMBERS key
从集合中移除一个或多个成员
> SREM key member1 [menber2 ...]
返回两个集合的差集
> SDIFF key1 key2
返回两个集合的交集
> SINTER key1 key2
返回两个集合的并集
> SUNION key1 key2
判断menber是否为集合中的成员
> SISMEMBER key member

5、zset

指令前缀Z-

向有序集合中添加成员，若成员存在则更新score
> ZADD key score1 member1 [score2 member2 ...]
按score从小到大的顺序返回score排名在[start,stop]区间集合成员[返回score]
> ZRANGE key start stop [WITHSCORES]
按score从大到小的顺序返回score排名在[start,stop]区间集合成员[返回score]
> ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]
从集合中移除一个成员
> ZREM key member
使集合中一个成员score自增incrment，若成员不存在则新增成员score为increment
> ZINCRBY key incrment member

EX 秒为单位的过期时间；PX毫秒为单位的过期时间；NX键不存在时；XX键存在时

Redis的应用场景

• 缓存

  将数据库的查询结果放入redis，最常用

• 阻塞队列

  list的BLPOP（操作简单，但ack需要自己实现）

• 新闻列表

  list的LPUSH放入新数据，LTRIM或者RPOP将旧数据移除，LRANGE查询指定范围

• 计数器

  string的INCR可实现计数器，加入过期时间还可以让计数定期清零

• TOP N

  zset的ZINCRBY可实现热点排名

Redis高可用

redis主从复制

redis.conf中写入slaveof 即可，redis在启动时即可作为从服务器去同步主服务器的数据

Sentinel 集群

在主从复制的基础上增加哨兵进程来监控master状态并实现主从自动切换，启动多个哨兵来监控同一个redis的master进程就构成了一个哨兵集群。
redis-sentinel.conf的配置

sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2
                 master-name   ip   port quorum

*quorum干掉一个master需要的票数

Sentinel的工作原理

1. 每个Sentinel以每秒钟一次的频率向它所知的Master、Slave以及其他Sentinel实例发送一个PING命令。
2. 如果一个实例距离最后一次有效回复PING命令的时间超过down-after-milliseconds选项所指定的值，则这个实例会被Sentinel标记为主观下线。
3. 如果一个Master被标记为主观下线，则正在监视这个Master的所有Sentinel要以每秒一次的频率确认Master的确进入了主观下线状态。
4. 当有足够数量（quorum）的Sentinel在指定的时间范围内确认Master的确进入了主观下线状态，则Master会被标记为客观下线。
5. 在一般情况下，每个Sentinel会以每10秒一次的频率向它已知的所有Master，Slave发送INFO命令。
6. 当Master被Sentinel标记为客观下线时，Sentinel向下线的Master的所有Slave发送INFO命令的频率会从10秒一次改为每秒一次。
7. 若没有足够数量的Sentinel同意Master已经下线，Master的客观下线状态就会被移除。若Master重新向Sentinel的PING命令返回有效回复，Master的主观下线状态就会被移除。

Cluster 集群

redis cluster集群启动要求至少有6个节点（3主3从）

cluster集群搭建

早期版本
$ redis-trib.rb create --replicas  host1:port1 ... hostN:portN   

最新版本
$ redis-cli --cluster create --cluster-replicas  host1:port1 ... hostN:portN 

集群测试

$ echo "redis-server --port \$1 --daemonize yes --cluster-enabled yes --cluster-config-file nodes-\$1.conf" > redis-with-port
$ chmod a+x redis-with-port
$ ./redis-with-port 6379 && ./redis-with-port 6378 && ./redis-with-port 6377 && ./redis-with-port 6376 && ./redis-with-port 6375 && ./redis-with-port 6374
$ ./redis-cli --cluster create --cluster-replicas 1 \
127.0.0.1:6379 \
127.0.0.1:6378 \
127.0.0.1:6377 \
127.0.0.1:6376 \
127.0.0.1:6375 \
127.0.0.1:6374

如果只是用于测试的话，redis源码文件$REDIS_HOME/utils/create-cluster中有一个create-cluster的脚本，这个脚本会在30001-30006端口上启动6个redis实例，并将他们创建为3主3从的集群模式。

$ cd $REDIS_HOME/utils/create-cluster
$ ./create-cluster start && ./create-cluster create

当然自己动手写的话更容易理解到底执行了些什么。

• 集群
  redis cluster采用无中心结构，节点间使用gossip协议进行通信。每个节点保存数据和所有节点和槽的映射关系。
• 哈希槽slot
  在redis cluster中使用16834个slots来存储一定范围内的数据集。每个redis节点上有一定数量的槽。当客户端提交数据时，要先计算出数据要落到哪个虚拟槽内。
• 故障检测
  集群中的每一个节点每经过一段时间都会向其他节点发送PING消息，如果没有在规定时间内收到回复，则将该节点标记为疑似下线。当集群中过半数的节点将某节点标记为疑似下线，则该节点会被标记为下线，做出此裁定的节点或发送一条广播，任何收到广播的节点也将此节点标记为下线。
• 选举机制
  当从节点收到自己跟随的主节点故障的广播后，该从节点会根据rank和offset加上一个随机数来计算一个短暂延时，之后该节点会将自己的epoch+1，并发送一条广播要求其他主节点进行投票，投票者判断会比较自身与投票发起者的epoch来决定是否投票，若投票则在同一个选举周期内投票者不会在为相同的epoch投票。当发起投票的从节点收到大于master半数时，自身成为master。
• 故障恢复
  当一个从节点升级为主节点后，接管前任管理的slots，接管前任的其他从节点，发送一条广播通知集群自己已经接管前任，将集群的epoch设置为自己的epoch。

注意：Cluster对于同时处理多个键的命令，如果所有键在同一个slot则能够执行，否则将不能执行。