學Redis這篇就夠了

• Redis 簡介
• Redis 優點
• Redis 數據類型
  • string
  • hash
  • list
  • set
  • Zset
  • 小總結
• 基本命令
• 發佈訂閱
  • 簡介
  • 實例
  • 發佈訂閱經常使用命令
• 事務
  • 實例
  • Redis 事務命令
• 持久化
  • RDB 持久化
  • AOF
• 複製
  • 鏈接過程
  • 主從鏈
• 哨兵
• 分片

Redis 簡介

Redis 是徹底開源免費的，遵照 BSD 協議，是一個高性能的 key - value 數據庫

Redis 與 其餘 key - value 緩存產品有如下三個特色：

• Redis 支持數據持久化，能夠將內存中的數據保存在磁盤中，重啓的時候能夠再次加載進行使用。
• Redis 不只僅支持簡單的 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 支持數據的備份，即 master - slave 模式的數據備份

Redis 優點

• 性能極高 – Redis 讀的速度是 110000 次 /s, 寫的速度是 81000 次 /s 。
• 豐富的數據類型 - Redis 支持二進制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 數據類型操做。
• 原子性 - Redis 的全部操做都是原子性的，意思就是要麼成功執行要麼失敗徹底不執行。單個操做是原子性的。多個操做也支持事務，即原子性，經過 MULTI 和 EXEC 指令包起來。
• 其餘特性 - Redis 還支持 publish/subscribe 通知，key 過時等特性。

Redis 數據類型

Redis 支持 5 中數據類型：string（字符串），hash（哈希），list（列表），set（集合），zset（sorted set：有序集合）。

string

string 是 redis 最基本的數據類型。一個 key 對應一個 value。

string 是二進制安全的。也就是說 redis 的 string 能夠包含任何數據。好比 jpg 圖片或者序列化的對象。

string 類型是 redis 最基本的數據類型，string 類型的值最大能存儲 512 MB。

理解：string 就像是 java 中的 map 同樣，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

Redis hash 是一個鍵值對（key - value）集合。

Redis hash 是一個 string 類型的 key 和 value 的映射表，hash 特別適合用於存儲對象。

理解：能夠將 hash 當作一個 key - value 的集合。也能夠將其想成一個 hash 對應着多個 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 能夠當作是一個鍵值對集合的名字,在這裏分別爲其添加了 sub-key1 : value一、
sub-key2 : value二、sub-key3 : value3 這三個鍵值對
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
// 獲取 hash-key 這個 hash 裏面的全部鍵值對
127.0.0.1:6379> hgetall hash-key
1) "sub-key1"
2) "value1"
3) "sub-key2"
4) "value2"
5) "sub-key3"
6) "value3"
// 刪除 hash-key 這個 hash 裏面的 sub-key2 鍵值對
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 列表是簡單的字符串列表，按照插入順序排序。咱們能夠網列表的左邊或者右邊添加元素。

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"

咱們能夠看出 list 就是一個簡單的字符串集合，和 Java 中的 list 相差不大，區別就是這裏的 list 存放的是字符串。list 內的元素是可重複的。

set

redis 的 set 是字符串類型的無序集合。集合是經過哈希表實現的，所以添加、刪除、查找的複雜度都是 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 仍是有點區別的。redis 的 set 是一個 key 對應着 多個字符串類型的 value，也是一個字符串類型的集合，可是和 redis 的 list 不一樣的是 set 中的字符串集合元素不能重複，可是 list 能夠。

Zset

redis zset 和 set 同樣都是 字符串類型元素的集合，而且集合內的元素不能重複。

不一樣的是 zset 每一個元素都會關聯一個 double 類型的分數。redis 經過分數來爲集合中的成員進行從小到大的排序。

zset 的元素是惟一的，可是分數（score）卻能夠重複。

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 是按照 分輸的大小來排序的。

小總結

類型	簡介	特性	場景
string（字符串）	二進制安全	能夠包含任何數據，好比 jpg 圖片或者序列化的對象，一個鍵最大能存儲 521M	---
Hash（哈希）	鍵值對集合，即編程語言中的 Map 類型	適合存儲對象，而且能夠像數據庫中 update 同樣只修改某一項屬性值	存儲、讀取、修改用戶屬性
List（列表）	雙向鏈表	增刪快，提供了操做某一段元素的 API	一、最新消息排行等功能（朋友圈的時間線）二、消息隊列
Set（集合）	哈希表實現，元素不能重複	添加刪除查找的複雜度都是 O(1);爲集合提供了求交集、並集、差集等操做	共同好友；利用惟一性，統計訪問網站的全部獨立 ip；好友推薦時，根據 tag 求交集，大於某個閾值就能夠推薦
Zset（有序集合）	將 Set 中的元素增長一個權重參數 score，元素按 score 有序排列	數據插入集合時，已經進行自然排序	排行榜；帶權重的消息隊列

基本命令

自行查閱

發佈訂閱

通常不用 Redis 作消息發佈訂閱。

簡介

Redis 發佈訂閱 (pub/sub) 是一種消息通訊模式：發送者 (pub) 發送消息，訂閱者 (sub) 接收消息。

Redis 客戶端能夠訂閱任意數量的頻道。

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

當有新消息經過 PUBLISH 命令發送給頻道 channel1 時， 這個消息就會被髮送給訂閱它的三個客戶端：

實例

如下實例演示了發佈訂閱是如何工做的。在咱們實例中咱們建立了訂閱頻道名爲 redisChat:

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

如今，咱們先從新開啓個 redis 客戶端，而後在同一個頻道 redisChat 發佈兩次消息，訂閱者就能接收到消息。

127.0.0.1:6379> PUBLISH redisChat "send message"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> PUBLISH redisChat "hello world"
(integer) 1

# 訂閱者的客戶端顯示以下
1) "message"
2) "redisChat"
3) "send message"
1) "message"
2) "redisChat"
3) "hello world"

發佈訂閱經常使用命令

自行查閱

事務

redis 事務一次能夠執行多條命令，服務器在執行命令期間，不會去執行其餘客戶端的命令請求。

事務中的多條命令被一次性發送給服務器，而不是一條一條地發送，這種方式被稱爲流水線，它能夠減小客戶端與服務器之間的網絡通訊次數從而提高性能。

Redis 最簡單的事務實現方式是使用 MULTI 和 EXEC 命令將事務操做包圍起來。

• 批量操做在發送 EXEC 命令前被放入隊列緩存。
• 收到 EXEC 命令後進入事務執行，事務中任意命令執行失敗，其他命令依然被執行。也就是說 Redis 事務不保證原子性。
• 在事務執行過程當中，其餘客戶端提交的命令請求不會插入到事務執行命令序列中。

一個事務從開始到執行會經歷如下三個階段：

• 開始事務。
• 命令入隊。
• 執行事務。

實例

如下是一個事務的例子， 它先以 MULTI 開始一個事務， 而後將多個命令入隊到事務中， 最後由 EXEC 命令觸發事務， 一併執行事務中的全部命令：

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"

單個 Redis 命令的執行是原子性的，但 Redis 沒有在事務上增長任何維持原子性的機制，因此 Redis 事務的執行並非原子性的。

事務能夠理解爲一個打包的批量執行腳本，但批量指令並不是原子化的操做，中間某條指令的失敗不會致使前面已作指令的回滾，也不會形成後續的指令不作。

這是官網上的說明 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.

好比：

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

若是在 set b bbb 處失敗，set a 已成功不會回滾，set c 還會繼續執行。

Redis 事務命令

下表列出了 redis 事務的相關命令：

序號	命令及描述
1	DISCARD 取消事務，放棄執行事務塊內的全部命令。
2	EXEC 執行全部事務塊內的命令。
3	MULTI 標記一個事務塊的開始。
4	UNWATCH 取消 WATCH 命令對全部 key 的監視。
5	WATCH key [key ...] 監視一個 (或多個) key ，若是在事務執行以前這個 (或這些) key 被其餘命令所改動，那麼事務將被打斷。

持久化

Redis 是內存型數據庫，爲了保證數據在斷電後不會丟失，須要將內存中的數據持久化到硬盤上。

RDB 持久化

將某個時間點的全部數據都存放到硬盤上。

能夠將快照複製到其餘服務器從而建立具備相同數據的服務器副本。

若是系統發生故障，將會丟失最後一次建立快照以後的數據。

若是數據量大，保存快照的時間會很長。

AOF 持久化

將寫命令添加到 AOF 文件（append only file）末尾。

使用 AOF 持久化須要設置同步選項，從而確保寫命令同步到磁盤文件上的時機。這是由於對文件進行寫入並不會立刻將內容同步到磁盤上，而是先存儲到緩衝區，而後由操做系統決定何時同步到磁盤。

選項	同步頻率
always	每一個寫命令都同步
eyerysec	每秒同步一次
no	讓操做系統來決定什麼時候同步

• always 選項會嚴重減低服務器的性能
• everysec 選項比較合適，能夠保證系統崩潰時只會丟失一秒左右的數據，而且 Redis 每秒執行一次同步對服務器幾乎沒有任何影響。
• no 選項並不能給服務器性能帶來多大的提高，並且會增長系統崩潰時數據丟失的數量。

隨着服務器寫請求的增多，AOF 文件會愈來愈大。Redis 提供了一種將 AOF 重寫的特性，可以去除 AOF 文件中的冗餘寫命令。

複製

經過使用 slaveof host port 命令來讓一個服務器成爲另外一個服務器的從服務器。

一個從服務器只能有一個主服務器，而且不支持主主複製。

鏈接過程

1. 主服務器建立快照文件，即 RDB 文件，發送給從服務器，並在發送期間使用緩衝區記錄執行的寫命令。快照文件發送完畢以後，開始像從服務器發送存儲在緩衝區的寫命令。
2. 從服務器丟棄全部舊數據，載入主服務器發來的快照文件，以後從服務器開始接受主服務器發來的寫命令。
3. 主服務器每執行一次寫命令，就向從服務器發送相同的寫命令。

主從鏈

隨着負載不斷上升，主服務器沒法很快的更新全部從服務器，或者從新鏈接和從新同步從服務器將致使系統超載。爲了解決這個問題，能夠建立一箇中間層來分擔主服務器的複製工做。中間層的服務器是最上層服務器的從服務器，又是最下層服務器的主服務器。

哨兵

Sentinel（哨兵）能夠監聽集羣中的服務器，並在主服務器進入下線狀態時，自動從從服務器中選舉處新的主服務器。

分片

分片是將數據劃分爲多個部分的方法，能夠將數據存儲到多臺機器裏面，這種方法在解決某些問題時能夠得到線性級別的性能提高。

假設有 4 個 Redis 實例 R0, R1, R2, R3, 還有不少表示用戶的鍵 user:1, user:2, ... , 有不一樣的方式來選擇一個指定的鍵存儲在哪一個實例中。

• 最簡單的是範圍分片，例如用戶 id 從 0 ~ 1000 的存儲到實例 R0 中，用戶 id 從 1001 ~ 2000 的存儲到實例 R1中，等等。可是這樣須要維護一張映射範圍表，維護操做代價高。
• 還有一種是哈希分片。使用 CRC32 哈希函數將鍵轉換爲一個數字，再對實例數量求模就能知道存儲的實例。

根據執行分片的位置，能夠分爲三種分片方式：

• 客戶端分片：客戶端使用一致性哈希等算法決定應當分佈到哪一個節點。
• 代理分片：將客戶端的請求發送到代理上，由代理轉發到正確的節點上。
• 服務器分片：Redis Cluster。

參考資料

• CyC2018
• 菜鳥教程