Redis理解和使用

摘抄並用於自查筆記

1. Redis簡介

　　咱們平常Java Web開發，通常使用數據庫進行存儲，在數據量較大的狀況下，單一使用數據庫保存數據的系統會由於面向磁盤，磁盤讀寫速度比較慢而存在嚴重的性能弊端，一瞬間成千上萬的請求到來，須要系統在極短期內完成千萬次的讀寫操做，這個時候數據庫承受不了，易形成數據庫癱瘓。爲克服此類問題，Java Web項目一般引入Nosql技術，這是一種基於內存的數據庫，而且提供必定的持久化功能。

　　Redis是一個key-value存儲系統，可支持五種數據類型：字符串、哈希、鏈表、集合和有序集合。其性能十分優越，可支持每秒十幾萬次的讀寫操做，性能遠超數據庫，且支持集羣，分佈式，主從同步等配置，原則上能夠無限擴展，讓更多人數據存儲在內存中，支持必定的事務能力，保證高併發下數據的安全和一致性。

 

2. Redis在Java Web中的應用

　　Redis在Java Web主要有兩個應用場景：

　　1）存儲緩存用的數據

　　2）須要高速讀寫的場合使用他快速讀寫

　　

　　緩存

　　根據業務需求，在Redis中存儲一些經常使用和主要的數據，通常從如下幾個方面考慮：

　　業務數據經常使用嗎？若是是命中率低，沒有必要寫入緩存。

　　命中率如何？若是命中率低，就沒有必要寫入緩存。

　　讀操做多仍是寫操做多？若是寫操做多，頻繁寫入數據庫，也沒有必要使用緩存。

　　業務數據大小如何？若是要存儲幾百M字節的文件，會給緩存帶來很大壓力，這樣也不必。

 

　　高速讀寫的場合

　　在高併發的狀況下，例如搶演唱會門票，僅用數據庫會比較慢或數據庫癱瘓，因此須要使用Redis來應對這樣的高併發需求的場合。

　　i）當一個請求到達服務器時，只是把業務數據在Redis上進行讀寫，而沒有對數據進行任何的操做，這樣就能大大提升讀寫速度，從而知足高速響應的需求

　　ii）可是這些緩存的數據仍須要持久化，也就是存入數據庫之中，因此在一個請求操做完Redis的讀寫後，會去判斷該高速讀寫的業務是否結束，這個判斷若是是成功了，則觸發事件將Redis緩存的數據以批量的形式一次性寫入數據庫，從而完成持久化的工做。

 

3. Redis經常使用數據類型操做和其餘操做

　　1）String

　　String是redis最基本的數據類型。String類型是二進制安全的，意思是，redis的String能夠包含任何數據，好比，jpg或者序列化的對象，其最大能存儲512MB

 

　　2）Hash（哈希）

　　Redis Hash是一個鍵值對集合。hash特別適合用於存儲對象。

　　HMSET runoob field1 "Hello" field2 "World"

　　HGET runoob field1

　　HGET runoob field2

 

　　3） List（列表）

　　Redis列表是簡單的字符串列表，按照插入順序排序。能夠添加一個元素到列表的頭部或者尾部。

 

　　4）Set（集合）

　　Redis的Set是String類型的無需集合，集合是經過哈希表實現的，因此添加、刪除、查找的複雜度都是o(1)

 

　　5）zset（sorted set：有序集合）

　　zset和set同樣是String類型元素的集合，且不容許出現重複的成員。不一樣的是每一個元素都會關聯一個double類型的分數。redis正是經過分數來爲集合中的成員進行從小到大的排序，zset的成員是惟一的，但分數倒是能夠重複的。

 

　　6）Redis HyperLogLog

　　Redis HyperLogLog是用來作基數統計的算法，HyperLogLog的優勢是在輸入元素的數量或者體積很是很是大時，計算基數所需的空間老是固定的，且是很小。

 

　　7）Redis 發佈訂閱

　　Redis發佈訂閱是一種消息通訊模式。

 

　　8）Redis事務

　　MULTI, EXEC, DISCARD和WATCH命令是Redis事務操做的基礎。他們可讓Redis在一個步驟裏面執行一組命令，且能作到以下2個保證：

　　i）事務中全部的命令都是序列化且都是按順序執行的，在一個客戶端執行Redis事務的過程當中，不會接收其餘任何客戶端對他發出的請求。這保證了這些命令是做爲一個單獨的獨立操做執行的。

　　ii）全部的命令要麼都被一塊兒處理，要麼所有都沒有被處理，因此Redis事務是原子的。EXEC會命令觸發事務中全部命令的執行。

 

　　使用MULTI命令進入事務模式，這個命令只會返回OK，這個時候，用戶發出多個要執行的命令，Redis暫時不會執行這些命令，二十把他們放進隊列，當EXEC被調用時，全部的命令纔會被一次性執行。

　　在其中可能會有2種錯誤：

　　i）命令可能排隊失敗。如，命令的語法可能錯誤，或者重要的環境問題，內存不足。

　　ii）EXEC調用後，一些命令可能執行失敗，如，在一個字符串上進行列表命令的操做。

　　第一種錯誤，發生在EXEC命令前，能夠經過檢查命令的返回值，QUEUED，redis對於在排隊期間發生的錯誤，會拒絕執行EXEC，並放棄這個事務。

　　執行EXEC後，全部的命令都會被執行，甚至是錯誤的命令。就算其中有失敗的命令，隊列中的其餘命令也會被執行。

 

　　爲何Redis不支持回滾

　　EXEC命令調用後的錯誤（這個問題在命令隊列時沒法檢測到），Redis命令執行失敗，都是程序性錯誤，這類錯誤在開發過程當中就可以發現並解決，幾乎不會出如今生產環境。

　　因爲不須要回滾，這使得redis內部更加簡單，並且運行速度更快

 

　　樂觀鎖（check-and-set）

　　WATCH命令爲事務提供一個check-and-set（CAS）行爲。

　　WATCH命令能夠用來監聽事務中的隊列的命令，在EXEC以前，一旦發現有參數是被修改了的，那麼整個事務就會終止，EXEC返回一個NULL，提示用戶事務失敗了。這種形式的鎖稱爲樂觀鎖，是一種很是強大的鎖。

　　WATCH命令使得EXEC命令的執行必須知足一個條件：若是被WATCH的keys沒有一個被更改，則執行事務；否則就不執行這個事務。

　　WATCH能夠被屢次調用，全部的WATCH調用都會在EXEC調用以前起做用，WATCH能夠接收任意多的key。

　　當EXEC被調用後，全部的keys都將UNWATCH，無論這個事務會不會終止。一樣，當一個客戶端連接關閉後，一切都將UNWATCH。

　　能夠用UNWATCH命令來刷新全部被WATCH的keys。

　　這個經常使用於高併發的狀況，例如，搶紅包或者商品。

 

　　9）Redis持久化

　　Redis支持RDB和AOF兩種持久化機制。持久化能有效避免因進程退出形成的數據丟失問題，下一次重啓時，利用以前持久化的文件，便可實現數據恢復。

　　1. RDB：這種是把當前進程數據生成快照保存到硬盤的過程，觸發RDB持久化過程分爲手動觸發和自動觸發。

　　手動觸發：save和bgsave。save命令阻塞當前Redis服務（主進程），bgsave命令Redis進程執行fork操做建立子進程，RDB持久化過程由子進程負責，完成後自動結束，阻塞只發生在fork階段，時間短。（fork解釋 : 一個進程，包括代碼、數據和分配給進程的資源。fork()函數經過系統調用建立一個與原來進程幾乎徹底相同的進程，也就是兩個進程能夠作徹底相同的事，但若是初始參數或者傳入的變量不一樣，兩個進程也能夠作不一樣的事。 一個進程調用fork()函數後，系統先給新的進程分配資源，例如存儲數據和代碼的空間。而後把原來的進程的全部值都複製到新的新進程中，只有少數值與原來的進程的值不一樣。至關於克隆了一個本身。）

　　自動觸發：有如下幾種場景會觸發

　　a）使用save相關配置，如 save m n ， 表示m秒內數據集存在n次修改時，自動觸發bgsave

　　b）若是從節點執行全量複製操做，主節點自動執行bgsave生成RDB文件併發送給從節點。

　　c）執行debug reload命令從新加載Redis時，也會自動觸發save操做。

　　d）默認狀況下執行shutdown命令時，若是沒有開啓AOF持久化功能則自動執行bgsave

　　

　　保存：RDB文件保存在dir配置指定的目錄下，文件名經過dbfilename配置指定。

　　優勢：很是適用備份，全量賦值等場景，恢復數據遠快於AOF方法。

　　缺點：沒有辦法作到實時持久化/秒級持久化。其文件格式存在多版本格式不兼容狀況。

 

　　2. AOF

　　開啓AOF功能須要設置配置：appendonly yes。默認不開啓。文件名經過appendfilename配置，默認appendonly.aof。

　　a）全部寫入命令會追加到aof_buf（緩衝區）中。

　　b）AOF緩衝區根據對應的策略向硬盤作同步操做

　　c）隨着AOF文件愈來愈大，須要定去對AOF文件進行重寫，達到壓縮目的

　　d）當Redis服務器重啓時，能夠加載AOF文件進行數據恢復

 

　　10）管道技術

　　Redis是一種基於客戶端-服務端模型以及請求/響應協議的TCP服務。這意味着一般狀況下一個請求會遵循如下步驟：

　　客戶端向服務端發送一個查詢請求，並監聽Socket返回，一般是以阻塞模式，等待服務器端響應，服務端處理命令，並將結果返回客戶單。

　　可是Redis管道技術能夠在服務端未響應時，客戶端能夠繼續向服務端發送請求，並最終一次讀取全部服務端的響應。

　　管道技術最顯著的優點是提升了redis服務的性能。開啓管道操做後，往返延時被改善的至關低。