redis 01：Redis核心数据结构与高性能原理
文章目录
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- 一、Redis安装
- 二、Redis的单线程和高性能
- 三、Redis五种数据结构
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- 3.1 String
- 3.2 Hash结构
- 3.3 List结构
- 3.4 Set结构
- 3.5 ZSet
- 四、安装好redis后需要设置密码
以下均来之图灵学院的学习总结，图灵学院挺好的，值得报班！
一、Redis安装
Redis官网下载
# 安装gcc
yum install gcc
# 把下载好的redis-5.0.7.tar.gz放在/usr/local文件夹下，并解压
wget http://download.redis.io/releases/redis-5.0.7.tar.gz
tar xzf redis-5.0.7.tar.gz
cd redis-5.0.7
# 进入到解压好的redis-5.0.7目录下，进行编译与安装
make
# 修改配置 redis.conf
daemonize yes #后台启动
protected-mode no #关闭保护模式，开启的话，只有本机才可以访问redis
# 需要注释掉bind 开启远程连接
#bind 127.0.0.1（bind绑定的是自己机器网卡的ip，如果有多块网卡可以配多个ip，代表允许客户端通过机器的哪些网卡ip去访问，内网一般可以不配置bind，注释掉即可）
# 启动服务
src/redis-server redis.conf
# 验证启动是否成功
ps -ef | grep redis
# 进入redis客户端
src/redis-cli
# 退出客户端
quit
# 退出redis服务：
（1）pkill redis-server
（2）kill 进程号
（3）src/redis-cli shutdown
二、Redis的单线程和高性能
Redis是完全开源免费的，用c语言编写的，是一个单线程，高性能的（key/value）内存数据库，基于内存运行并支持持久化的nosql数据库；
主要是用来做缓存，但不仅仅只能做缓存，比如：redis的计数器生成分布式唯一主键，redis实现分布式锁，队列，会话缓存，点赞，统计网站访问量。
1.1 Redis是单线程吗？
Redis 的单线程主要是指 Redis 的网络 IO 和键值对读写是由一个线程来完成的（即客户端发起的操作命令可以理解为单线程），这也是 Redis 对外提供键值存储服务的主要流程。但 Redis 的其他功能，比如持久化、异步删除、集群数据同步等，其实是由额外的线程执行的。
1.2 Redis 单线程为什么还能这么快？
因为它所有的数据都在内存中，所有的运算都是内存级别的运算，而且单线程避免了多线程的切换性能损耗问题。正因为 Redis 是单线程，所以要小心使用 Redis 指令，对于那些耗时的指令(比如keys)，一定要谨慎使用，一不小心就可能会导致 Redis 卡顿。
1.3 Redis 单线程如何处理那么多的并发客户端连接？
Redis的IO多路复用：redis利用epoll来实现IO多路复用，将连接信息和事件放到队列中，依次放到文件事件分派器，事件分派器将事件分发给事件处理器。
# redis.conf文件里查看redis支持的最大连接数，在redis.conf文件中可修改，默认是可以连接10000个客户端，# maxclients 10000
127.0.0.1:6379> CONFIG GET maxclients
##1) "maxclients"
##2) "10000"
1.5 压测命令
单机QPS接近10万每秒
1.6 redis高级命令
http://note.youdao.com/noteshare?id=ac721d97d0b6c27ee57b14e58542c560&sub=A23
11B09C0424FF188A5495601F774E0
三、Redis五种数据结构
3.1 String
字符串常用操作
SET key value //存入字符串键值对
MSET key value [key value ...] //批量存储字符串键值对
SETNX key value //存入一个不存在的字符串键值对
GET key //获取一个字符串键值
MGET key [key ...] //批量获取字符串键值
DEL key [key ...] //删除一个键
EXPIRE key seconds //设置一个键的过期时间(秒)
原子加减
INCR key //将key中储存的数字值加1
DECR key //将key中储存的数字值减1
INCRBY key increment //将key所储存的值加上increment
DECRBY key decrement //将key所储存的值减去decrement
应用场景：
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单值缓存
SET key value
GET key -
对象缓存
SET user:1 value(json格式数据)
MSET user:1:name zhangsan user:1:balance 666
MGET user:1:name user:1:balance -
分布式锁
SETNX product:10001 true //返回1代表获取锁成功
SETNX product:10001 true //返回0代表获取锁失败
。。。执行业务操作
DEL product:10001 //执行完业务释放锁
SET product:10001 true ex 10 nx //防止程序意外终止导致死锁 -
计数器
INCR article:readcount:{文章id}
GET article:readcount:{文章id}
我们平时看文章的阅读次数也可以使用 Redis 的原子自增来实现每当有用户点击文章一次那么就可以加一次。
也可以利用INCRBY 批量生成全局唯一序列号，做全局唯一ID
INCRBY orderId 1000
3.2 Hash结构
Hash常用操作
HSET key field value //存储一个哈希表key的键值
HSETNX key field value //存储一个不存在的哈希表key的键值
HMSET key field value [field value ...] //在一个哈希表key中存储多个键值对
HGET key field //获取哈希表key对应的field键值
HMGET key field [field ...] //批量获取哈希表key中多个field键值
HDEL key field [field ...] //删除哈希表key中的field键值
HLEN key //返回哈希表key中field的数量
HGETALL key //返回哈希表key中所有的键值
HINCRBY key field increment //为哈希表key中field键的值加上增量increment
应用场景：
电商购物车
1）以用户id为key
2）商品id为field
3）商品数量为value
购物车操作
添加商品 → hset cart:1001 10088 1
增加数量 → hincrby cart:1001 10088 1
商品总数 → hlen cart:1001
删除商品 → hdel cart:1001 10088
获取购物车所有商品 → hgetall cart:1001
我们可以利用Hash实现一个购物车，每一个购物车就是一个 cart对象里面可以存储商品ID及数量，Hash提供增删及更改数量的方法。
Hash结构优缺点
优点
1）同类数据归类整合储存，方便数据管理
2）相比string操作消耗内存与cpu更小
3）相比string储存更节省空间
缺点
过期功能不能使用在field上，只能用在key上
Redis集群架构下不适合大规模使用
3.3 List结构
List常用操作
LPUSH key value [value ...] //将一个或多个值value插入到key列表的表头(最左边)
RPUSH key value [value ...] //将一个或多个值value插入到key列表的表尾(最右边)
LPOP key //移除并返回key列表的头元素
RPOP key //移除并返回key列表的尾元素
LRANGE key start stop //返回列表key中指定区间内的元素，区间以偏移量start和stop指定
BLPOP key [key ...] timeout //从key列表表头弹出一个元素，若列表中没有元素，阻塞等待 timeout秒,如果timeout=0,一直阻塞等待
BRPOP key [key ...] timeout //从key列表表尾弹出一个元素，若列表中没有元素，阻塞等待 timeout秒,如果timeout=0,一直阻塞等待
- 常用数据结构
Stack(栈) = LPUSH + LPOP
Queue(队列）= LPUSH + RPOP
Blocking MQ(阻塞队列）= LPUSH + BRPOP
应用场景：
微博和微信公号消息流
用户关注了MacTalk、备胎说车等大V
1）MacTalk发微博，消息ID为10018
LPUSH msg:{用户-ID} 10018
2）备胎说车发微博，消息ID为10086
LPUSH msg:{用户-ID} 10086
3）查看最新微博消息
LRANGE msg:{用户-ID} 0 4
对于消息的推送我们可以使用List结构实现，当用户订阅的大V发布消息时给用户缓存的消息列表中添加消息ID，当用户查看消息就可以遍历输出消息内容了。
3.4 Set结构
集合操作
常用操作演示：
1. 抽奖
2. 微信微博点赞，收藏，标签
3. 集合操作实现微博微信关注模型
4. 集合操作实现电商商品筛选
3.5 ZSet
应用场景
演示：
集合操作：
四、安装好redis后需要设置密码
redis在生产环境中通常都会设置密码以保证一定的安全性，本篇blog就简单记录一下如何在redis中设置客户端登录密码。
- 方式一 指令修改
当前这种linux配置redis密码的方法是一种临时的，如果redis重启之后密码就会失效
1）首先进入redis，如果没有开启redis则需要先开启：
ubuntu@VM-0-16-ubuntu:~$ redis-cli
127.0.0.1:6379>
2）查看当前redis有没有设置密码：
127.0.0.1:6379> config get requirepass
1) "requirepass"
2) ""
3）为以上显示说明没有密码，那么现在来设置密码：
127.0.0.1:6379> config set requirepass pass
OK
4）再次查看当前redis就提示需要密码：
127.0.0.1:6379> config get requirepass
(error) NOAUTH Authentication required.
5）进行密码登入就可以再次查看
127.0.0.1:6379> auth pass
OK
127.0.0.1:6379> config get requirepass
1) "requirepass"
2) "pass"
6）使用密码登入redis客户端指令：
ubuntu@VM-0-16-ubuntu:~$ redis-cli -a pass
127.0.0.1:6379> config get requirepass
1) "requirepass"
2) "pass"
如何停止/启动/重启redis服务:
/etc/init.d/redis-server stop
/etc/init.d/redis-server start
/etc/init.d/redis-server restart
- 方式二 指令配置文件（永久方式）
需要永久配置密码的话就去redis.conf的配置文件中找到requirepass这个参数，如下配置：
打开redis.conf文件，搜索requirepass关键字，修改redis.conf配置文件
sudo vim /etc/redis/redis.conf
关注标记的那一行，#requirepass foobared。设置密码的方法就是去掉注释的#，把foobared替换成自己的密码即可，例如将密码设置为123456：
修改完成后重启redis，再次通过redis客户端redis-cli登录并操作可以发现会报一个身份认证错误：
ubuntu@VM-0-16-ubuntu:~$ redis-cli
127.0.0.1:6379> config get requirepass
(error) NOAUTH Authentication required.
127.0.0.1:6379>
这就说明我们已经成功的设置了密码，所以通过客户端连接的话必须加上密码参数才能正常连接：
ubuntu@VM-0-16-ubuntu:~$ redis-cli -a redis
127.0.0.1:6379> config get requirepass
1) "requirepass"
2) "redis"
以上均来之图灵学院的学习总结，图灵学院挺好的，值得报班！