【分佈式架構之旅 理論篇】Redis入門

時間  2019-12-09
標籤 分佈式架構之旅 理論篇 redis 入門 欄目 Redis 简体版
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###前言redis

昨天和室友去包夜，玩了一夜的LOL，跪了一整夜，可是很開心。從S1末開始玩LOL的我，到如今仍是青銅，真是菜的摳腳。最近負能力滿滿的，惟有睡覺和學習纔可解憂愁。今天也看了慕課網上面的《Redis入門》，來記一下學習筆記。(寫這篇文章開頭的時候應該是一個星期以前)算法

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###NoSQL概述shell

  • NoSQL就是Not Only SQL的意思，是非關係型數據庫。數據庫

  • 爲何須要NoSQL?vim

    • High performance - 高併發讀寫數組

    • Huge Storage - 海量數據的高效率存儲和訪問緩存

    • High Scalability & High Availability - 高可擴展性和高可用性安全

  • NoSQL數據庫的四大分類bash

    • 鍵值(Key - Value)存儲：優勢是快速查詢，缺點存儲的數據缺乏結構化。服務器

    • 列存儲：優勢是查詢比較快，擴展性比較強，缺點是功能相對侷限。

    • 文檔數據庫：對應的產品就是MongoDB。對數據結構要求不是特別嚴格，查詢性能不能特別高，缺乏統一查詢的語法。

    • 圖形數據庫：優勢是利用圖結構相關的算法，缺點是須要對整個圖進行結算才能得出結果，不能做爲分佈式的解決方案。

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  • 如今來講說NoSQL的特色，美滋滋。
    • 易擴展
    • 靈活的數據模型
    • 高可用
    • 大數據量，高性能

###Redis的概述

  • 高性能鍵值對數據庫，支持的鍵值數據類型：

    • 字符串類型 - String

    • 列表類型 - Set

    • 有序集合類型 - Sorted Set

    • 散列類型 - Hash

    • 集合類型 - List

  • Redis的應用場景

    • 緩存

    • 任務隊列

    • 網站訪問統計

    • 應用排行榜

    • 分佈式集羣架構中的session分離

###Redis在Linux上的使用 能夠看我這篇文章【Linux學習】 Redis經常使用的一些指令

###Jedis的入門

  • 咱們要在Java平臺上使用redis，確定須要Jedis這個客戶端。首先在pom文件中引入Jedis的依賴
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/redis.clients/jedis -->
		<dependency>
			<groupId>redis.clients</groupId>
			<artifactId>jedis</artifactId>
			<version>2.9.0</version>
		</dependency>
複製代碼
  • 普通方式建立Jedis對象。
public void methodOne() {
        Jedis jedis = new Jedis("100.64.84.47", 6379);
        jedis.set("name", "cmazxiaoma");
        String value = jedis.get("name");
        System.out.println(value);
        jedis.close();
    }
複製代碼
  • 經過線程安全的鏈接池來建立Jedis對象。
public void methodTwo() {
        //得到鏈接池的配置對象
        JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
        //設置最大鏈接數
        config.setMaxTotal(30);
        //設置最大空閒鏈接數
        config.setMaxIdle(10);
        //得到鏈接池
        JedisPool jedisPool = new JedisPool(config, "100.64.84.47", 6379);

        Jedis jedis = null;

        try {
            jedis = jedisPool.getResource();
            String value = jedis.get("name");
            System.out.println(value);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (jedis != null) {
                jedis.close();
            }

            jedisPool.close();
        }
    }
}
複製代碼
  • 編寫測試類。
public class JedisDemo1Test {
    private JedisDemo1 demo;

    @Before
    public void setUp() {
        demo = new JedisDemo1();
    }

    @Test
    public void methodOne() throws Exception {
        demo.methodOne();
    }

    @Test
    public void methodTwo() throws Exception {
        demo.methodTwo();
    }

}
複製代碼

  • 運行Test Case，測試成功。

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  • 咱們在Xshell軟件，輸入get name指令，也能夠看到輸出cmazxiaoma。

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###Redis的數據結構

####String

  • Key定義的注意點:

    • 不要過長。
    • 不要太短。
    • 統一的命名規範。

  • 存儲String：

    • 二進制安全的，存入和獲取的數據相同。
    • Value最多能夠容納的數據長度是512M。

  • 存儲String經常使用的命令：

    • 賦值

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    • 取值

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    • 刪除

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    • 數值增減

若是屬性不存在的話，那麼integer類型默認爲0。

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若是name屬性的值不能轉換成integer類型，那麼會拋出ERR is not an integer or out of range異常。

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decr指令也是同樣的。

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  • 擴展命令 incrby、decrby也是同樣的，很簡單。
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append指令能夠拼接字符串。

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若是append key cmazxiaoma。這個key不存在的話，首先會建立這個key，而後存入cmazxiaoma內容，接着輸出cmazxiaoma。

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####Hash

  • 賦值，可使用hset myhash key value單一賦值、hmset myhash key value key value屢次賦值。

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  • 取值，能夠用hget myhash key單一取值、hmget myhash key key 多個取值、hgetall取出全部key所對應的值。

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  • 刪除 ,能夠用hdel myhash key刪除單一的key。

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hdel myhash key key刪除多個的key。

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del myhash刪除myhash中全部的key。

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  • 數值增減，hincrby myhash key 100

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  • 使用hexists myhash key 判斷key是否在myhash中存在，存在返回1，不存在返回0。

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  • hlen myhash獲取myhash中存在key的數量。

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  • hkeys myhash獲取myhash中全部的key。

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  • hvals myhash獲取myhash中全部的values。

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####List

  • 存儲list:

    • ArrayList使用數組方式
    • LinkedList使用雙向鏈表方式

  • 兩端添加

    • 使用lpush a b c 命令在左端添加，那麼c確定是在最左端。
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    • 使用rpush a b c命令在右端添加，那麼c確定是在最右端。
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  • 兩端彈出

    • 使用lpop mylist彈出mylist中頭部元素、rpop mylist2彈出mylist2尾部中的元素。它們都是3。
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    • 咱們接着來查看mylist、mylist2。
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  • 查看列表

    • 使用lrange mylist 0 5來查看mylist列表，mylist插入的方式從頭結點開始添加的，那麼輸出確定是321abc。
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    • 使用lrange mylist2 0 5查看mylist2列表，mylist2插入的方式是從最右端添加的，那麼輸出確定是abc123
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  • 獲取列表元素的個數

    • 使用llen mylist命令
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  • 擴展命令

    • 使用lpushx mylist x，使插入的元素在頭部位置。

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    • 使用rpushx mylist x，使插入的元素在尾部位置。

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    • 使用lrem mylist count element，count表明是刪除的次數，element表明是須要刪除的元素。若是count > 0 表明刪除的方式從頭至尾，刪除count個element，count < 0表明刪除的方式從尾到頭，刪除count個element。若是count = 0，刪除mylist中全部和element相同的元素。

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    • lrem mylist 2 test1

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    • lrem mylist -2 test1

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    • lrem mylist 0 cmazxiaoma

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    • 在某一個下標位置插入元素。lset mylist index element

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    • 在目標元素以前插入指定的元素。linsert mylist before helloworl before_helloworld

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    • 在目標元素以後插入指定的元素。linsert mylist helloworld after after_helloworld

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    • 彈出mylist中最後一個元素，並插入到mylist中的頭部。rpoplpush mylist mylist

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    • rpoplpush使用場景

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####Set 和List類型不一樣的是，Set集合中不容許出現重複的元素。

  • 添加/刪除元素

    • 添加 sadd myset a b c，若是咱們重複添加相同的元素，確定是不成功的。好比sadd myset a。
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    • 刪除 srem myset a，刪除myset中的a元素。
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    • 查看myset中的元素。smembers myset
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    • 查看指定元素是不是myset中的成員。sismember myset a，返回0表明不存在，返回1表明存在。
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  • 得到集合中的元素, smembers myset

  • 集合中的差集運算，sdiff myset2 myset。myset2中元素有b,c,d。myset中元素有b,c。它們之間的差集運算結果應該爲d。

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    • 集合中的交集運算，sinter myset2 myset，應該輸出cb。

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    • 集合中的並集運算，sunion myset2 myset，應該輸出cbd。

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  • 擴展命令

    • scard myset 查看myset有多少個元素。

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    • srandmember myset 隨機返回myset中的一個元素。

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    • sdiffstore new_myset myset2 myset 把myset和myset2差集元素的結果存儲到new_myset中。(sinterstore, sunionstore也是同樣的用法)

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  • Set使用場景

    • 跟蹤一些惟一性的數據。
    • 用於維護數據對象之間的關聯關係。

####SortedSet SortedSet中的成員在集合中的位置是有序的。

  • 添加元素 zadd mysort 70 cmazxiaoma 80 xiaoma 100 doudou

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  • 得到元素

    • zcard mysort 得到mysort中全部元素的個數

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    • 得到mysort中name爲cmazxiaoma對應的成績。zscore mysort cmazxiaoma

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  • 刪除元素，zrem mysort cmazxiaoma deli doudou xiaoma

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  • 範圍查詢 zrange mysort 0 -1，輸出的key是按成績正序排列。

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    • 若是輸出的數據項要帶上成績的話，指令應該是zrange mysort 0 -1 withscores

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    • 若是輸出的數據項想按成績逆序排序，那麼就應該zrevrange mysort 0 -1 withscores

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    • 若是想按排名範圍進行刪除的話，那麼應該zremrangebyrank mysort 0 2

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    • 若是想按成績範圍進行刪除的話，那麼應該zremrangebyscore mysort 0 10。顧名思義刪除成績在0-10以內的數據項。

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  • 擴展命令

    • 查看分數在0-10以內的學生信息，zrangebyscore mysort 0 10 withscores

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    • 查看分數在0-100以內且在第1行-第2行的學生信息。zrangebyscore mysort 0 100 withiscores limit 0 2

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    • 給cmazxiaoma的成績加100分。zincrby mysort cmazxiaoma 100

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    • 查當作績0-10之間的學生的個數。zcount mysort 0 10

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  • Sorted Set使用場景

    • 如大型在線遊戲積分排行榜

    • 構建索引數據

###Redis中的通用命令

  • key * 獲取全部redis中的key

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  • keys my* 獲取全部redis中以my開頭的key

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  • exists mylist 查看redis中是否存在mylist，0表明不存在，1表明存在。

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  • rename name new_name 給名字爲name的數據結構重命名爲new_name

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  • expire new_name 10 設置redis中new_name過時時間，經過ttl new_name看到其距離過時的時間。

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  • type mylist，能夠查看mylist對應的數據結構類型。

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###Redis的事務

  • Redis相關的特性：

    • 多數據庫

    • Redis事務

  • 一個Redis最多能夠提供16個數據庫，下標分別是0-15。客戶端默認鏈接的是第0號數據。咱們能夠經過select index來選擇數據庫。

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  • 咱們想把第0號的數據庫中某些key移動到第1號數據庫裏面，那麼咱們該怎麼作呢。經過move cmazxiaoma_test_mayday_5 1就能夠完成。

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  • 咱們能夠經過multi、exec、discard來完成事務操做。事務執行期間，Redis不會爲其餘客戶端提供任何服務，以保證事務中的全部命令原子執行。multi至關於開啓事務，exec至關於提交，discard至關於回滾。

  • 首先咱們在第一個客戶端進行以下操做。咱們在第一個客戶端開啓了事務，在事務中咱們incr num 2次，按理來講，get num 應該等於4。

    redis第一個客戶端.png

  • 咱們在第二個客戶端輸入get num，發現num仍是2。那麼證實了咱們的結論：事務執行期間，Redis不會爲其餘客戶端提供任何服務，以保證事務中的全部命令原子執行。

    image.png

  • 若是咱們在第一個客戶端提交了事務。

    image.png

  • 接着咱們在第二個客戶端get num，發現能夠num的值獲得了更新。

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  • 咱們能夠演示一下回滾操做，首先set user cmazxiaoma，接着開啓事務，在事務中set user xiaoma，而後進行回滾操做，發現 get user 依然是cmazxiaoma。

    image.png

###Redis的持久化 Redis的性能體如今它把數據都保存在內存當中。咱們把內存中的數據同步到硬盤當中的操做稱之爲持久化。

  • Redis持久化方式：

    • RDB方式，在指定的時間內，把內存中的數據快照寫入到硬盤當中。

    • AOF方式，將以日誌的形式記錄服務器所處理的每個操做。當Redis服務器啓動之初，它會讀取該aof文件，會從新構建咱們的數據庫。保證咱們啓動以後，保證數據的完整性。

    • 無持久化，咱們能夠經過配置禁止Redis服務器的持久化，咱們認爲Redis就是緩存的一種機制了。

    • 同時使用。

  • RDB：

    • 默認狀況下，每隔一段時間redis服務器程序會自動對數據庫作一次遍歷，把內存快照寫在一個叫作"dump.rdb"的文件裏，這個持久化機制叫作SNAPSHOT。有了SNAPSHOT後，若是服務器宕機，從新啓動redis服務器時，redis會自動加載"dump.rdb",將數據庫狀態恢復上一次SNAPSHOT的狀態。

    • Redis服務器初始化過程當中，設定了定時時間，每隔一段時間就會觸發持久化操做，進入定時事件處理程序中，就會fork出子進程來進行持久化操做。

    • Redis服務器預設了save指令，客戶端可要求服務器進程中斷服務，執行持久化操做。

    • 咱們能夠經過vim /etc/redis.conf打開配置文件，能夠看到如下配置。

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    • 同時咱們還能夠看到內存快照輸出在file文件名。

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    優缺點：

    • 若是數據集很大，RDB相對於AOF啓動效率很更高。

    • 若是想保證數據的高可用性，最大限度的避免數據的丟失，RDB將不是一個好的選擇。由於系統在定時持久化操做以前，還沒來得及在硬盤寫入數據就發生宕機的話，就形成了數據的丟失。

    • RDB經過fork出子線程來完成數據持久化操做，若是當數據集很大的時候，可能會致使服務器中止幾百ms，或者幾s。

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  • AOF(append only file):

  • 對於Redis服務器而言，其缺省的機制是RDB，若是須要使用AOF，則須要修改appendonly no改爲appendonly yes。Redis在每一次收到數據修改的命令以後，都會將其追加到AOF文件中。在Redis下一次從新啓動時，須要加載AOF文件中的信息來構建最新的數據到內存中。

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  • 能夠記錄服務器的全部寫操做。在服務器從新啓動時，會把全部的寫操做從新執行一遍從而實現數據的備份。當寫操做集過大(比原有的數據集還大)，Redis會重寫寫操做集。

  • 帶來更好的數據安全性，有3種同步策略，每秒同步，每修改同步，不一樣步。 每秒同步也是異步完成的，效率也很是高。缺點是一旦系統發生宕機的現象，那麼這一秒中的修改的數據就會發生丟失。每修改同步，咱們能夠視爲同步持久化。每一次發生數據的變化，就會當即的記錄在磁盤，這種效率很低，可是很安全。

  • 採用append追加的模式，就算系統發生宕機，也不會影響咱們日誌文件中已經存在的內容。然而咱們本次操做中，只寫入了一半數據就出現了系統崩潰的問題。在Redis下一次啓動以前，咱們能夠經過"redis-check-aof --fix <filename>"命令來修復壞損的AOF文件，解決數據一致性的問題。

  • 對於相同數量的數據集而言，AOF文件一般要大於RDB文件。

  • AOF在運行效率上每每會慢於RDB。

AOF.png

  • RDB和AOF的區別 前者是保存了數據自己，然後者是記錄了數據的變動。

###尾言

這篇文章最後在網吧完成的，勿以善小而不爲。

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