Redis全面知識點有哪些

Redis 簡介

Redis 是完全開源免費的，遵守BSD 協議，是一個高效的key - value 資料庫

Redis 與其他key - value 緩存產品有以下三個特點：

•  Redis 支援資料持久化，可以將記憶體中的資料保存在磁碟中，重新啟動的時候可以再次載入使用。

•  Redis 不僅僅支援簡單的key - value 類型的數據，同時還提供list，set，zset，hash 等數據結構的存儲

•  Redis 支援資料的備份，即master - slave 模式的資料備份

Redis 優勢

•  效能極高– Redis 讀的速度是110000 次/s, 寫的速度是81000 次/s 。

•  豐富的資料型別 - Redis 支援二進位案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 與 Ordered Sets 資料型別運算。

•  原子性 - Redis 的所有操作都是原子性的，意思就是要嘛成功執行要嘛失敗完全不執行。單一操作是原子性的。使用 MULTI 和 EXEC 指令可以實現多個操作的事務，確保原子性。

•  其他功能 - Redis 也支援 publish/subscribe 通知，key 過期等功能。

Redis 資料類型

Redis 支援5 中資料類型：string（字串），hash（雜湊），list（列表） ，set（集合），zset（sorted set：有序集合）

string

string 是redis 最基本的資料類型。一個 key 對應一個 value。

string 是二進位安全的。也就是說 redis 的 string 可以包含任何資料。例如 jpg 圖片或序列化的物件。

Redis的基礎資料類型之一就是字串類型，字串類型的值大小最大可達512 MB。

理解：string 就像是java 中的map 一樣，一個key 對應一個value

127.0.0.1:6379> set hello world  OK  127.0.0.1:6379> get hello  "world"

hash

Hash集合是由鍵值對（key - value）組成的Redis資料型別。 Redis hash 是一個 string 類型的 key 和 value 的映射表，hash 特別適合用於儲存物件。

理解：可以將 hash 看成一個 key - value 的集合。也可以將其想成一個 hash 對應多個 string。

與 string 區別：string 是 一個 key - value 鍵值對，而 hash 是多個 key - value 鍵值對。

// hash-key 可以看成是一个键值对集合的名字,在这里分别为其添加了 sub-key1 : value1、  sub-key2 : value2、sub-key3 : value3 这三个键值对  127.0.0.1:6379> hset hash-key sub-key1 value1  (integer) 1  127.0.0.1:6379> hset hash-key sub-key2 value2  (integer) 1  127.0.0.1:6379> hset hash-key sub-key3 value3  (integer) 1  // 获取 hash-key 这个 hash 里面的所有键值对  127.0.0.1:6379> hgetall hash-key  1) "sub-key1"  2) "value1"  3) "sub-key2" 4) "value2"  5) "sub-key3"  6) "value3"  // 删除 hash-key 这个 hash 里面的 sub-key2 键值对  127.0.0.1:6379> hdel hash-key sub-key2  (integer) 1  127.0.0.1:6379> hget hash-key sub-key2  (nil)  127.0.0.1:6379> hget hash-key sub-key1  "value1"  127.0.0.1:6379> hgetall hash-key  1) "sub-key1"  2) "value1"  3) "sub-key3"  4) "value3"

list

Redis 列表是簡單的字串列表，依照插入順序排序。我們可以網列表的左邊或右邊來新增元素。

127.0.0.1:6379> rpush list-key v1  (integer) 1  127.0.0.1:6379> rpush list-key v2  (integer) 2  127.0.0.1:6379> rpush list-key v1  (integer) 3  127.0.0.1:6379> lrange list-key 0 -1  1) "v1"  2) "v2"  3) "v1"  127.0.0.1:6379> lindex list-key 1  "v2"  127.0.0.1:6379> lpop list  (nil)  127.0.0.1:6379> lpop list-key  "v1"  127.0.0.1:6379> lrange list-key 0 -1  1) "v2"  2) "v1"

我們可以看出 list 就是一個簡單的字串集合，和 Java 中的 list 相差不大，差別就是這裡的 list 存放的是字串。 list 內的元素是可重複的。

set

redis 的 set 是字串型別的無序集合。由於集合採用哈希表的資料結構實現，因此其插入、刪除和查找操作的時間複雜度均為O(1)

127.0.0.1:6379> sadd k1 v1 (integer) 1  127.0.0.1:6379> sadd k1 v2  (integer) 1  127.0.0.1:6379> sadd k1 v3  (integer) 1  127.0.0.1:6379> sadd k1 v1  (integer) 0  127.0.0.1:6379> smembers k1  1) "v3"  2) "v2"  3) "v1"  127.0.0.1:6379>  127.0.0.1:6379> sismember k1 k4  (integer) 0  127.0.0.1:6379> sismember k1 v1  (integer) 1  127.0.0.1:6379> srem k1 v2  (integer) 1  127.0.0.1:6379> srem k1 v2  (integer) 0  127.0.0.1:6379> smembers k1  1) "v3"  2) "v1"

redis 的set 與java中的set 還是有點差別的。

redis 的set 是一個key 對應多個字串類型的value，也是一個字串型別的集合，但是和redis 的list 不同的是set 中的字串集合元素不能重複，但是list可以。

Zset

redis zset 和 set 一樣都是 字串型別元素的集合，且集合內的元素不能重複。

與其不同的是，zset中的每個元素都與一個double類型的分數相關聯。 redis 透過分數來為集合中的成員進行從小到大的排序。

zset 的元素是唯一的，但是分數（score）卻可以重複。

127.0.0.1:6379> zadd zset-key 728 member1  (integer) 1  127.0.0.1:6379> zadd zset-key 982 member0  (integer) 1  127.0.0.1:6379> zadd zset-key 982 member0  (integer) 0  127.0.0.1:6379> zrange zset-key 0 -1 withscores  1) "member1"  2) "728"  3) "member0"  4) "982"  127.0.0.1:6379> zrangebyscore zset-key 0 800 withscores  1) "member1"  2) "728"  127.0.0.1:6379> zrem zset-key member1  (integer) 1  127.0.0.1:6379> zrem zset-key member1  (integer) 0  127.0.0.1:6379> zrange zset-key 0 -1 withscores  1) "member0"  2) "982"

zset 是依照分數的大小來排序的。

發布訂閱

一般不用 Redis 做訊息發布訂閱。

簡介

Redis 發布訂閱 (pub/sub) 是一種訊息通訊模式：發送者 (pub) 發送訊息，訂閱者 (sub) 接收訊息。

Redis 用戶端可以訂閱任意數量的頻道。

下圖展示了頻道 channel1 ， 以及訂閱這個頻道的三個客戶端 —— client2 、 client5 和 client1 之間的關係：

#

学Redis这篇就够了

当有新消息通过 PUBLISH 命令发送给频道 channel1 时， 这个消息就会被发送给订阅它的三个客户端：

学Redis这篇就够了

实例

以下实例演示了发布订阅是如何工作的。在我们实例中我们创建了订阅频道名为 redisChat:

127.0.0.1:6379> SUBsCRIBE redisChat  Reading messages... (press Ctrl-C to quit)  1) "subscribe"  2) "redisChat"

现在，我们先重新开启个 redis 客户端，然后在同一个频道 redisChat 发布两次消息，订阅者就能接收到消息。

127.0.0.1:6379> PUBLISH redisChat "send message"  (integer) 1  127.0.0.1:6379> PUBLISH redisChat "hello world"  (integer) 1  # 订阅者的客户端显示如下  1) "message"  2) "redisChat"  3) "send message"  1) "message"  2) "redisChat"  3) "hello world"

事务

redis 事务一次可以执行多条命令，服务器在执行命令期间，不会去执行其他客户端的命令请求。

事务中的多条命令被一次性发送给服务器，而不是一条一条地发送，这种方式被称为流水线，它可以减少客户端与服务器之间的网络通信次数从而提升性能。

Redis 最简单的事务实现方式是使用 MULTI 和 EXEC 命令将事务操作包围起来。

•  批量操作在发送 EXEC 命令前被放入队列缓存。

• 在接收到 EXEC 命令后，进入事务执行。如果在事务中有命令执行失败，其他命令仍然会继续执行。也就是说 Redis 事务不保证原子性。

•  在事务执行过程中，其他客户端提交的命令请求不会插入到事务执行命令序列中。

一个事务从开始到执行会经历以下三个阶段：

•  开始事务。

•  命令入队。

•  执行事务。

实例

以下是一个事务的例子， 它先以 MULTI 开始一个事务， 然后将多个命令入队到事务中， 最后由 EXEC 命令触发事务， 一并执行事务中的所有命令：

redis 127.0.0.1:6379> MULTI  OK  redis 127.0.0.1:6379> SET book-name "Mastering C++ in 21 days"  QUEUED  redis 127.0.0.1:6379> GET book-name  QUEUED  redis 127.0.0.1:6379> SADD tag "C++" "Programming" "Mastering Series"  QUEUED  redis 127.0.0.1:6379> SMEMBERS tag  QUEUED  redis 127.0.0.1:6379> EXEC  1) OK  2) "Mastering C++ in 21 days"  3) (integer) 3  4) 1) "Mastering Series"   2) "C++"   3) "Programming"

单个 Redis 命令的执行是原子性的，但 Redis 没有在事务上增加任何维持原子性的机制，所以 Redis 事务的执行并不是原子性的。

事务可以理解为一个打包的批量执行脚本，但批量指令并非原子化的操作，中间某条指令的失败不会导致前面已做指令的回滚，也不会造成后续的指令不做。

这是官网上的说明 From redis docs on transactions:

It's important to note that even when a command fails, all the other commands in the queue are processed – Redis will not stop the processing of commands.

比如：

redis 127.0.0.1:7000> multi  OK  redis 127.0.0.1:7000> set a aaa  QUEUED  redis 127.0.0.1:7000> set b bbb  QUEUED  redis 127.0.0.1:7000> set c ccc  QUEUED  redis 127.0.0.1:7000> exec  1) OK  2) OK  3) OK

如果在 set b bbb 处失败，set a 已成功不会回滚，set c 还会继续执行。

Redis 事务命令

下表列出了 redis 事务的相关命令：

序号命令及描述：

1. DISCARD 取消事务，放弃执行事务块内的所有命令。

2. EXEC 执行所有事务块内的命令。

3. MULTI 标记一个事务块的开始。

4. UNWATCH 取消 WATCH 命令对所有 key 的监视。

5. WATCH key [key …]监视一个 (或多个) key ，如果在事务执行之前这个 (或这些) key 被其他命令所改动，那么事务将被打断。

持久化

Redis 是内存型数据库，为了保证数据在断电后不会丢失，需要将内存中的数据持久化到硬盘上。

RDB 持久化

将某个时间点的所有数据都存放到硬盘上。

可以将快照复制到其他服务器从而创建具有相同数据的服务器副本。

如果系统发生故障，将会丢失最后一次创建快照之后的数据。

如果数据量大，保存快照的时间会很长。

AOF 持久化

将写命令添加到 AOF 文件（append only file）末尾。

使用 AOF 持久化需要设置同步选项，从而确保写命令同步到磁盘文件上的时机。

这是因为对文件进行写入并不会马上将内容同步到磁盘上，而是先存储到缓冲区，然后由操作系统决定什么时候同步到磁盘。

选项同步频率always每个写命令都同步eyerysec每秒同步一次no让操作系统来决定何时同步

•  always 选项会严重减低服务器的性能

•  everysec 选项比较合适，可以保证系统崩溃时只会丢失一秒左右的数据，并且 Redis 每秒执行一次同步对服务器几乎没有任何影响。

•  no 选项并不能给服务器性能带来多大的提升，而且会增加系统崩溃时数据丢失的数量。

随着服务器写请求的增多，AOF 文件会越来越大。Redis提供了一项称作AOF重写的功能，能够消除AOF文件中的重复写入命令。

复制

透過使用 slaveof host port 指令來讓一個伺服器成為另一個伺服器的從伺服器。

一個從伺服器只能有一個主伺服器，且不支援主主複製。

連接程序

•  主伺服器建立快照文件，即RDB 文件，發送給從伺服器，並在發送期間使用緩衝區記錄執行的寫入命令。

•  快照檔案發送完畢之後，開始像從伺服器發送儲存在緩衝區的寫入命令。

•  從伺服器丟棄所有舊數據，載入主伺服器發送的快照文件，之後從伺服器開始接受主伺服器發送的寫入命令。

•  主伺服器每執行一次寫入指令，就傳送相同的寫入指令到從伺服器。

主從鏈

當負載不斷增加時，若主伺服器無法快速更新所有從伺服器，或重新連線並同步從伺服器會導致系統超載。

為了解決此問題，可建立一個中介層來減輕主伺服器的複製工作負擔。中間層伺服器同時扮演最上層伺服器的從伺服器和最下層伺服器的主伺服器的角色。

哨兵

Sentinel（哨兵）可以監聽叢集中的伺服器，並在主伺服器進入下線狀態時，自動從從伺服器中選舉處新的主伺服器。

分片

分片是將資料分割成多個部分的方法，可以將資料儲存到多台機器裡面，這種方法在解決某些問題時可以獲得線性等級的效能提升。

假設有4 個Redis 實例R0, R1, R2, R3, 還有很多表示使用者的鍵user:1, user:2, … , 有不同的方式來選擇一個指定的鍵儲存在哪個實例中。

•  最簡單的是範圍分片，例如使用者 id 從 0 ~ 1000 的儲存到實例 R0 中，使用者 id 從 1001 ~ 2000 的儲存到實例 R1中，等等。但是這樣需要維護一張映射範圍表，維護操作代價很高。

•  還有一種是哈希分片。透過對鍵進行 CRC32 雜湊函數處理，把它轉換為一個數字，然後對實例數量進行取模計算，就能確定需要儲存的實例。

根據執行分片的位置，可以分為三種分片方式：

•  客戶端分片：用戶端使用一致性哈希等演算法決定應分佈到哪個節點。

•  代理程式分片：將客戶端的請求傳送到代理程式上，由代理程式轉送到正確的節點上。

•  伺服器分片：Redis Cluster。 

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