學會這15點，讓你分分鐘拿下 Redis 數據庫

本文已得到原做者霸都民工哥受權。

一、Redis 簡介

REmote DIctionary Server(Redis)  是一個由 Salvatore Sanfilippo寫的 key-value 存儲系統。Redis 是一個開源的使用 ANSI C 語言編寫、遵照 BSD 協議、支持網絡、可基於內存亦可持久化的日誌型、Key-Value 數據庫，並提供多種語言的API。它一般被稱爲數據結構服務器，由於值（value）能夠是 字符串 (String), 哈希(Map), 列表 (list), 集合 (sets) 和 有序集合 (sorted sets) 等類型。

你們都知道了redis是基於 key-value 的 no sql 數據庫，所以，先來了解一下關於 key 相關的知識點：

一、任何 二進制的序列均可以做爲 key 使用
二、Redis 有 統一的規則來設計 key
三、對 key-value 容許的 最大長度是512MB

二、支持的語言

ActionScript Bash  C  C#  C++  Clojure Common Lisp
Crystal  D  Dart  Elixir  emacs  lisp  Erlang  
Fancy  gawk  GNU Prolog  Go  Haskell  Haxe  Io Java  Javascript  
Julia  Lua  Matlab  mruby  Nim  Node.js  Objective-C  
OCaml Pascal  Perl  PHP  Pure Data  Python  R  Racket  
Rebol  Ruby  Rust Scala  Scheme  Smalltalk  Swift  Tcl  VB  VCL

三、Redis 的應用場景到底有哪些？

一、最經常使用的就是 會話緩存
二、 消息隊列，好比支付
三、活動 排行榜或計數
四、 發佈、訂閱消息(消息通知)
五、 商品列表、評論列表等

四、Redis 安裝

關於redis安裝與相關的知識點介紹請參考 Nosql數據庫服務之redis

安裝的大概步驟以下：

Redis 是 c 語言開發的，安裝 redis 須要 c 語言的編譯環境

若是沒有 gcc 須要在線安裝：yum install gcc-c++

第一步：獲取源碼包： wget http://download.redis.io/releases/redis-3.0.0.tar.gz
第二步：解壓縮redis：tar zxvf redis-3.0.0.tar.gz
第三步：編譯。進入redis源碼目錄(cd redis-3.0.0)。執行 make
第四步：安裝。make install PREFIX=/usr/local/redis
#PREFIX參數指定redis的安裝目錄

五、Redis 數據類型

Redis 一共支持五種數據類型

一、 string(字符串)
二、 hash(哈希)
三、 list(列表)
四、 set(集合)
五、 zset（sorted set 有序集合）

string(字符串)

它是 redis 最基本的數據類型，一個key對應一個value，須要注意是一個鍵值最大存儲512MB。

127.0.0.1:6379> set key "hello world"
OK
127.0.0.1:6379> get key
"hello world"
127.0.0.1:6379> getset key "nihao"
"hello world"
127.0.0.1:6379> mset key1 "hi" key2 "nihao" key3 "hello"
OK
127.0.0.1:6379> get key1
"hi"
127.0.0.1:6379> get key2
"nihao"
127.0.0.1:6379> get key3
"hello"

相關命令介紹
set 爲一個 Key 設置 value（值） 
get 得到某個 key 對應的 value（值）
getset 爲一個 Key 設置 value（值）並返回對應的值
mset 爲多個 key 設置 value（值）

hash (哈希)

redis hash 是一個鍵值對的集合， 是一個 string 類型的 field和value 的映射表，適合用於存儲對象

127.0.0.1:6379> hset redishash 1 "001"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hget redishash 1
"001"
127.0.0.1:6379> hmset redishash 1 "001" 2 "002"
OK
127.0.0.1:6379> hget redishash 1
"001"
127.0.0.1:6379> hget redishash 2
"002"
127.0.0.1:6379> hmget redishash 1 2
1) "001"
2) "002"

相關命令介紹
hset 將Key對應的 hash 中的 field 配置爲 value，若是 hash 不存則自動建立
hget 得到某個 hash 中的 field 配置的值
hmset 批量配置同一個 hash 中的多個 field 值
hmget 批量得到同一個 hash 中的多個 field 值

list(列表)

是 redis 簡單的字符串列表，它按插入順序排序

127.0.0.1:6379> lpush word  hi
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lpush word  hello
(integer) 2
127.0.0.1:6379> rpush word  world
(integer) 3
127.0.0.1:6379> lrange word 0 2
1) "hello"
2) "hi"
3) "world"
127.0.0.1:6379> llen word
(integer) 3

相關命令介紹
lpush 向指定的列表左側插入元素，返回插入後列表的長度
rpush 向指定的列表右側插入元素，返回插入後列表的長度
llen  返回指定列表的長度
lrange 返回指定列表中指定範圍的元素值

set(集合)

是string類型的無序集合，也不可重複

127.0.0.1:6379> sadd redis redisset
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd redis redisset1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd redis redisset2
(integer) 1
127.0.0.1:6379> smembers redis
1) "redisset1"
2) "redisset"
3) "redisset2"
127.0.0.1:6379> sadd redis redisset2
(integer) 0
127.0.0.1:6379> smembers redis
1) "redisset1"
2) "redisset"
3) "redisset2"
127.0.0.1:6379> smembers redis
1) "redisset1"
2) "redisset3"
3) "redisset"
4) "redisset2"
127.0.0.1:6379> srem redis redisset
(integer) 1
127.0.0.1:6379> smembers redis
1) "redisset1"
2) "redisset3"
3) "redisset2"

相關命令介紹
sadd 添加一個 string 元素到 key 對應的 set 集合中，成功返回1，若是元素存在返回0
smembers 返回指定的集合中全部的元素
srem 刪除指定集合的某個元素

zset（sorted set 有序集合）

是 string 類型的有序集合，也不可重複
sorted set 中的每一個元素都須要指定一個分數，根據分數對元素進行升序排序，若是多個元素有相同的分數，則以字典序進行升序排序
sorted set 所以很是適合實現排名

127.0.0.1:6379> zadd nosql 0 001
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd nosql 0 002
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd nosql 0 003
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zcount nosql 0 0 
(integer) 3
127.0.0.1:6379> zcount nosql 0 3
(integer) 3
127.0.0.1:6379> zrem nosql 002
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zcount nosql 0 3
(integer) 2
127.0.0.1:6379> zscore nosql 003
"0"
127.0.0.1:6379> zrangebyscore nosql 0 10
1) "001"
2) "003"
127.0.0.1:6379> zadd nosql 1 003
(integer) 0
127.0.0.1:6379> zadd nosql 1 004
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrangebyscore nosql 0 10
1) "001"
2) "003"
3) "004"
127.0.0.1:6379> zadd nosql 3 005
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd nosql 2 006
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrangebyscore nosql 0 10
1) "001"
2) "003"
3) "004"
4) "006"
5) "005"

相關命令介紹
zadd  向指定的 sorteset 中添加1個或多個元素
zrem  從指定的 sorteset 中刪除1個或多個元素
zcount 查看指定的 sorteset 中指定分數範圍內的元素數量
zscore 查看指定的 sorteset 中指定分數的元素
zrangebyscore 查看指定的 sorteset 中指定分數範圍內的全部元素

六、鍵值相關的命令

127.0.0.1:6379> exists key
(integer) 1
127.0.0.1:6379> exists key1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> exists key100
(integer) 0
127.0.0.1:6379> get key
"nihao,hello"
127.0.0.1:6379> get key1
"hi"
127.0.0.1:6379> del key1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> get key1
(nil)
127.0.0.1:6379> rename key key0
OK
127.0.0.1:6379> get key
(nil)
127.0.0.1:6379> get key0
"nihao,hello"
127.0.0.1:6379> type key0
string

exists： #確認key是否存在
del： #刪除key
expire： #設置Key過時時間(單位秒)
persist ： #移除Key過時時間的配置
rename： #重命名key
type： #返回值的類型

七、Redis 服務相關的命令

127.0.0.1:6379> select 0
OK
127.0.0.1:6379> info
# Server
redis_version:3.0.6
redis_git_sha1:00000000
redis_git_dirty:0
redis_build_id:347e3eeef5029f3
redis_mode:standalone
os:Linux 3.10.0-693.el7.x86_64 x86_64
arch_bits:64
multiplexing_api:epoll
gcc_version:4.8.5
process_id:31197
run_id:8b6ec6ad5035f5df0b94454e199511084ac6fb12
tcp_port:6379
uptime_in_seconds:8514
uptime_in_days:0
hz:10
lru_clock:14015928
config_file:/usr/local/redis/redis.conf
-------------------省略N行
127.0.0.1:6379> CONFIG GET 0
(empty list or set)
127.0.0.1:6379> CONFIG GET 15
(empty list or set)

slect ： #選擇數據庫(數據庫編號0-15)
quit： #退出鏈接
info： #得到服務的信息與統計
monitor： #實時監控
config get： #得到服務配置
flushdb： #刪除當前選擇的數據庫中的 key
flushall： #刪除全部數據庫中的 key

八、Redis 的發佈與訂閱

Redis 發佈與訂閱(pub/sub)是它的一種消息通訊模式，一方發送信息，一方接收信息。
下圖是三個客戶端同時訂閱同一個頻道

下圖是有新信息發送給頻道1時，就會將消息發送給訂閱它的三個客戶端

九、Redis 事務

Redis 事務能夠一次執行多條命令

一、發送 exec 命令前放入隊列緩存，結束事務
二、收到 exec 命令後執行事務操做，若是某一命令執行失敗，其它命令仍可繼續執行
三、一個事務執行的過程當中，其它客戶端提交的請求不會被插入到事務執行的命令列表中

一個事務經歷三個階段
  開始事務(命令:multi)
  命令執行
  結束事務(命令:exec)

127.0.0.1:6379> MULTI
OK
127.0.0.1:6379> set key key1
QUEUED
127.0.0.1:6379> get key
QUEUED
127.0.0.1:6379> rename key key001
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec
1) OK
2) "key1"
3) OK

十、Redis 安全配置

能夠經過修改配置文件設備密碼參數來提升安全性
#requirepass foobared
去掉註釋#號就能夠配置密碼
沒有配置密碼的狀況下查詢以下

127.0.0.1:6379> CONFIG GET requirepass
1) "requirepass"
2) "

配置密碼以後，就須要進行認證

127.0.0.1:6379> CONFIG GET requirepass
(error) NOAUTH Authentication required.
127.0.0.1:6379> AUTH foobared #認證
OK
127.0.0.1:6379> CONFIG GET requirepass
1) "requirepass"
2) "foobared"

十一、Redis 持久化

Redis 持久有兩種方式:Snapshotting(快照),Append-only file(AOF)

Snapshotting(快照)

一、將存儲在內存的數據以快照的方式寫入二進制文件中，如默認dump.rdb中
二、save 900 1 
#900秒內若是超過1個Key被修改，則啓動快照保存
三、save 300 10
#300秒內若是超過10個Key被修改，則啓動快照保存
四、save 60 10000
#60秒內若是超過10000個Key被修改，則啓動快照保存

Append-only file(AOF)

一、使用 AOF 持久時，服務會將每一個收到的寫命令經過 write 函數追加到文件中（appendonly.aof）
二、AOF 持久化存儲方式參數說明
appendonly yes  ： #開啓 AOF 持久化存儲方式
appendfsync always： #收到寫命令後就當即寫入磁盤，效率最差，效果最好
appendfsync everysec： #每秒寫入磁盤一次，效率與效果居中 appendfsync no： #徹底依賴 OS，效率最佳，效果無法保證

十二、Redis 性能測試

自帶相關測試工具

[root@test ~]# redis-benchmark --help
Usage: redis-benchmark [-h <host>] [-p <port>] [-c <clients>] [-n <requests]> [-k <boolean>]

 -h <hostname>      Server hostname (default 127.0.0.1)
 -p <port>          Server port (default 6379)
 -s <socket>        Server socket (overrides host and port)
 -a <password>      Password for Redis Auth
 -c <clients>       Number of parallel connections (default 50)
 -n <requests>      Total number of requests (default 100000)
 -d <size>          Data size of SET/GET value in bytes (default 2)
 -dbnum <db>        SELECT the specified db number (default 0)
 -k <boolean>       1=keep alive 0=reconnect (default 1)
 -r <keyspacelen>   Use random keys for SET/GET/INCR, random values for SADD
  Using this option the benchmark will expand the string __rand_int__
  inside an argument with a 12 digits number in the specified range
  from 0 to keyspacelen-1. The substitution changes every time a command
  is executed. Default tests use this to hit random keys in the
  specified range.
 -P <numreq>        Pipeline <numreq> requests. Default 1 (no pipeline).
 -q                 Quiet. Just show query/sec values
 --csv              Output in CSV format
 -l                 Loop. Run the tests forever
 -t <tests>         Only run the comma separated list of tests. The test
                    names are the same as the ones produced as output.
 -I                 Idle mode. Just open N idle connections and wait.

Examples:

 Run the benchmark with the default configuration against 127.0.0.1:6379:
   $ redis-benchmark

 Use 20 parallel clients, for a total of 100k requests, against 192.168.1.1:
   $ redis-benchmark -h 192.168.1.1 -p 6379 -n 100000 -c 20

 Fill 127.0.0.1:6379 with about 1 million keys only using the SET test:
   $ redis-benchmark -t set -n 1000000 -r 100000000

 Benchmark 127.0.0.1:6379 for a few commands producing CSV output:
   $ redis-benchmark -t ping,set,get -n 100000 --csv

 Benchmark a specific command line:
   $ redis-benchmark -r 10000 -n 10000 eval 'return redis.call("ping")' 0

 Fill a list with 10000 random elements:
   $ redis-benchmark -r 10000 -n 10000 lpush mylist __rand_int__

 On user specified command lines __rand_int__ is replaced with a random integer
 with a range of values selected by the -r option.

實際測試同時執行100萬的請求

[root@test ~]# redis-benchmark -n 1000000 -q
PING_INLINE: 152578.58 requests per second
PING_BULK: 150308.14 requests per second
SET: 143266.47 requests per second
GET: 148632.58 requests per second
INCR: 145857.64 requests per second
LPUSH: 143781.45 requests per second
LPOP: 147819.66 requests per second
SADD: 138350.86 requests per second
SPOP: 134282.27 requests per second
LPUSH (needed to benchmark LRANGE): 141302.81 requests per second
LRANGE_100 (first 100 elements): 146756.67 requests per second
LRANGE_300 (first 300 elements): 148104.27 requests per second
LRANGE_500 (first 450 elements): 152671.75 requests per second
LRANGE_600 (first 600 elements): 148104.27 requests per second
MSET (10 keys): 132731.62 requests per second

1三、Redis 的備份與恢復

Redis 自動備份有兩種方式
第一種是經過 dump.rdb 文件實現備份
第二種使用 aof 文件實現自動備份

dump.rdb 備份

Redis服務默認的自動文件備份方式(AOF 沒有開啓的狀況下)，在服務啓動時，就會自動從 dump.rdb 文件中去加載數據。
**具體配置在 redis.conf
save 900 1 
save 300 10 
save 60 10000**
也能夠手工執行save命令實現手動備份

127.0.0.1:6379> set name key
OK
127.0.0.1:6379> SAVE
OK
127.0.0.1:6379> set name key1
OK
127.0.0.1:6379> BGSAVE
Background saving started

redis快照到dump文件時，會自動生成 dump.rdb 的文件

# The filename where to dump the DB
dbfilename dump.rdb
-rw-r--r-- 1 root root   253 Apr 17 20:17 dump.rdb

SAVE 命令表示使用主進程將當前數據庫快照到 dump 文件
BGSAVE 命令表示，主進程會 fork 一個子進程來進行快照備份
兩種備份不一樣之處，前者會阻塞主進程，後者不會。

恢復舉例

# Note that you must specify a directory here, not a file name.
dir /usr/local/redisdata/
備份文件存儲路徑
127.0.0.1:6379> CONFIG GET dir
1) "dir"
2) "/usr/local/redisdata"
127.0.0.1:6379> set key 001
OK
127.0.0.1:6379> set key1 002
OK
127.0.0.1:6379> set key2 003
OK
127.0.0.1:6379> save
OK

將備份文件備份到其它目錄

[root@test ~]# ll /usr/local/redisdata/
total 4
-rw-r--r-- 1 root root 49 Apr 17 21:24 dump.rdb
[root@test ~]# date
Tue Apr 17 21:25:38 CST 2018
[root@test ~]# cp ./dump.rdb /tmp/

刪除數據

127.0.0.1:6379> del key1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> get key1
(nil)

關閉服務，將原備份文件拷貝回 save 備份目錄

[root@test ~]# redis-cli -a foobared shutdown
[root@test ~]# lsof -i :6379
[root@test ~]# cp /tmp/dump.rdb /usr/local/redisdata/
cp: overwrite ‘/usr/local/redisdata/dump.rdb’? y
[root@test ~]# redis-server /usr/local/redis/redis.conf &
[1] 31487

登陸查看數據是否恢復

[root@test ~]# redis-cli -a foobared
127.0.0.1:6379> mget key key1 key2
1) "001"
2) "002"
3) "003"

AOF 自動備份

redis 服務默認是關閉此項配置

###### APPEND ONLY MODE ##########
appendonly no

# The name of the append only file (default: "appendonly.aof")
appendfilename "appendonly.aof"

# appendfsync always
appendfsync everysec
# appendfsync no

配置文件的相關參數，前面已經詳細介紹過。
AOF 文件備份，是備份全部的歷史記錄以及執行過的命令，和 mysql binlog 很類似，在恢復時就是從新執次一次以前執行的命令，須要注意的就是在恢復以前，和數據庫恢復同樣須要手工刪除執行過的 del 或誤操做的命令。

AOF 與 dump 備份不一樣
一、aof 文件備份與 dump 文件備份不一樣
二、服務讀取文件的優先順序不一樣，會按照如下優先級進行啓動
若是隻配置 AOF,重啓時加載 AOF 文件恢復數據
若是同時 配置了 RBD 和 AOF,啓動是隻加載 AOF 文件恢復數據
若是隻配置 RBD,啓動時將加載 dump 文件恢復數據

注意：只要配置了 aof，可是沒有 aof 文件，這個時候啓動的數據庫會是空的

1四、Redis 生產優化介紹

1)、內存管理優化

**hash-max-ziplist-entries 512
 hash-max-ziplist-value 64
 list-max-ziplist-entries 512
 list-max-ziplist-value 64**
#list的成員與值都不太大的時候會採用緊湊格式來存儲，相對內存開銷也較小

在linux環境運行 Redis 時，若是系統的內存比較小，這個時候自動備份會有可能失敗，須要修改系統的 vm.overcommit_memory 參數，這個參數是 linux 系統的內存分配策略
    0 表示內核將檢查是否有足夠的可用內存供應用進程使用；若是有足夠的可用內存，內存申請容許；不然，內存申請失敗，並把錯誤返回給應用進程。
    1 表示內核容許分配全部的物理內存，而無論當前的內存狀態如何。
    2 表示內核容許分配超過全部物理內存和交換空間總和的內存 Redis 官方的說明是，建議將 vm.overcommit_memory 的值修改成1，能夠用下面幾種方式進行修改：
（1）編輯/etc/sysctl.conf 改vm.overcommit_memory=1，而後 sysctl -p 使配置文件生效
（2）sysctl vm.overcommit_memory=1
 （3）echo 1 > /proc/sys/vm/overcommit_memory

2)、內存預分配

3)、持久化機制

定時快照：效率不高，會丟失數據
    AOF：保持數據完整性（一個實例的數量不要太大2G最大）

優化總結
1）根據業務須要選擇合適的數據類型
2）當業務場景不需持久化時就關閉全部持久化方式（採用 ssd 磁盤來提高效率）
3）不要使用虛擬內存的方式，每秒實時寫入 AOF
4）不要讓 REDIS 所在的服務器物理內存使用超過內存總量的3/5
5）要使用 maxmemory
6）大數據量按業務分開使用多個 redis 實例

1五、Redis 集羣應用

集羣是將多個 redis 實例集中在一塊兒，實現同一業務需求，或者實現高可用與負載均衡

到底有哪些集羣方案呢？？

1)、haproxy+keepalived+redis 集羣

• 經過 redis 的配置文件，實現主從複製、讀寫分離
• 經過 haproxy 的配置，實現負載均衡，當從故障時也會及時從集羣中T除
• 利用 keepalived 來實現負載的高可用

二、redis 官方 Sentinel 集羣管理工具

Redis 集羣生產環境高可用方案實戰過程

1）sentinel 負責對集羣中的主從服務監控、提醒和自動故障轉移
2）redis 集羣負責對外提供服務
關於 redis sentinel cluster 集羣配置可參考

三、Redis Cluster 

Redis Cluster 是 Redis 的分佈式解決方案，在 Redis 3.0版本正式推出的，有效解決了 Redis 分佈式方面的需求。當遇到單機內存、併發、流量等瓶頸時，能夠採用 Cluster 架構達到負載均衡的目的。

1）官方推薦，毋庸置疑。
2）去中心化，集羣最大可增長1000個節點，性能隨節點增長而線性擴展。
3）管理方便，後續可自行增長或摘除節點，移動分槽等等。
4）簡單，易上手。

做者：霸都民工哥
連接：https://mp.weixin.qq.com/s/R2...
來源：微信公衆號

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