【Redis】Redis入门

文章目录

一、Redis简介
二、Redis的特性
三、Redis的使用场景
四、Redis可以做什么
五、Redis不可以做什么
六、CentOS7安装Redis5
七、Redis通用命令

一、Redis简介

Redis 是⼀种基于键值对（key-value）的NoSQL数据库，与很多键值对数据库不同的是，Redis中的值可以是由string（字符串）、hash（哈希）、list（列表）、set（集合）、zset（有序集合）、Bitmaps（位图）、HyperLogLog、GEO（地理信息定位）等多种数据结构和算法组成，因此Redis可以满⾜很多的应⽤场景，而且因为Redis会将所有数据都存放再内存中，所以它的读写性能⾮常惊⼈。不仅如此，Redis还可以将内存的数据利⽤快照和日志的形式保存到硬盘上，这样在发⽣类似断电或者机器故障的时候，内存中的数据不会“丢失”。除了上述功能以外，Redis还提供了键过期、发布订阅、事务、流水线、Lua脚本等附加功能。总之，如果在合适的场景使用好Redis，它就会像⼀把瑞士军刀⼀样所向披靡。

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2008年，Redis的作者 SalvatoreSanfilippo 在开发⼀个叫LLOOGG的网站时，需要实现⼀个高性能的队列功能，最开始是使⽤MySQL来实现的，但后来发现⽆论怎么优化SQL语句等都不能使⽹站的性能提⾼上去，再加上⾃⼰囊中羞涩，于是他决定⾃⼰做⼀个专属于LLOOGG的数据库，这个就是Redis的前⾝。后来，SalvatoreSanfilippo将Redis1.0的源码发布到Github上，可能连他自己都没想到，Redis后来如此受欢迎。

假如现在有⼈问Redis的作者都有谁在使⽤Redis，我想他可以开句玩笑的回答：还有谁不使用Redis，当然这只是开玩笑，但是从Redis的官⽅公司统计来看，有很多重量级的公司都在使用Redis，如国外的Twitter、Instagram、StackOverflow、Github等，国内就更多了，如果单单从体量来统计，新浪微博可以说是全球最⼤的Redis使⽤者，除了新浪微博，还有像阿⾥巴巴、腾讯、搜狐、优酷⼟⾖、美团、⼩⽶、唯品会等公司都是Redis的使⽤者。除此之外，许多开源技术像ELK等已经把Redis作为它们组件中的重要⼀环，⽽且Redis还提供了模块系统让第三⽅⼈员实现功能扩展，让Redis发挥出更⼤的威⼒。所以，可以这么说，熟练使⽤和运维Redis已经成为开发运维⼈员的⼀个必备技能。

二、Redis的特性

Redis之所以受到如此多公司的⻘睐，必然有之过⼈之处，下⾯是关于Redis的8个重要特性。

速度快

正常情况下，Redis执⾏命令的速度⾮常快，官⽅给出的数字是读写性能可以达到10万/秒，当然这也取决于机器的性能，但这⾥先不讨论机器性能上的差异，只分析⼀下是什么造就了Redis如此之快，可以⼤概归纳为以下六点：

Redis的所有数据都是存放在内存中的，所以把数据放在内存中是Redis速度快的最主要原因。
Redis是⽤C语⾔实现的，⼀般来说C语⾔实现的程序“距离”操作系统更近，执⾏速度相对会更快。
从网络上，Redis使用了IO多路复用(使用一个线程，管理多个socket)的方式(epoll)。
Redis核心功能都是比较简单的逻辑（核心功能都是比较简单的操作内存的数据结构）
Redis使⽤了单线程，预防了多线程可能产⽣的竞争问题
- Redis在6.0版本引⼊了多线程机制，但主要也是在处理⽹络和IO，不涉及到数据命令，即命令的执⾏仍然采⽤了单线程模式。
作者对于Redis源代码可以说是精打细磨，曾经有⼈评价Redis是少有的集性能和优雅于⼀⾝的开源代码。

这里我们需要注意的是，多线程提高效率的前提是：对于CPU密集型的任务，使用多个线程可以充分利用CPU多核资源。但是Redis的核心任务主要是操作内存中的数据结构，因此不会吃太多CPU。

基于键值对的数据结构服务器

⼏乎所有的编程语⾔都提供了类似字典的功能，例如C++⾥的map、Java⾥的map、Python⾥的dict等，类似于这种组织数据的⽅式叫做基于键值对的⽅式，与很多键值对数据库不同的是，Redis中的值不仅可以是字符串，⽽且还可以是具体的数据结构，这样不仅能便于在许多应⽤场景的开发，同时也能提⾼开发效率。Redis的全称是REmoteDictionaryServer，它主要提供了5种数据结构：字符串（string）、哈希（hash）、列表（list）、集合（set）、有序集合（orderedset/zet），同时在字符串的基础之上演变出了位图（Bitmaps）和HyperLogLog两种神奇的”数据结构“，并且随着LBS（Location Based Service，基于位置服务）的不断发展，Redis3.2.版本种加⼊有关GEO（地理信息定位）的功能，总之在这些数据结构的帮助下，开发者可以开发出各种“有意思”的应⽤。

丰富的功能

除了5种数据结构，Redis还提供了许多额外的功能：

提供了键过期功能，可以⽤来实现缓存。
提供了发布订阅功能，可以⽤来实现消息系统。
⽀持Lua脚本功能，可以利⽤Lua创造出新的Redis命令。
提供了简单的事务功能，能在⼀定程度上保证事务特性。
提供了流⽔线（Pipeline）功能，这样客⼾端能将⼀批命令⼀次性传到Redis，减少了⽹络的开销。

简单稳定

Redis的简单主要表现在三个⽅⾯。⾸先，Redis的源码很少，早期版本的代码只有2万⾏左右，3.0版本以后由于添加了集群特性，代码增⾄5万⾏左右，相对于很多NoSQL数据库来说代码量相对要少很多，也就意味着普通的开发和运维⼈员完全可以“吃透”它。其次，Redis使⽤单线程模型，这样不仅使得Redis服务端处理模型变得简单，⽽且也使得客⼾端开发变得简单。最后，Redis不需要依赖于操作系统中的类库（例如Memcache需要依赖libevent这样的系统类库），Redis⾃⼰实现了事件处理的相关功能。

但与简单相对的是Redis具备相当的稳定性，在⼤量使⽤过程中，很少出现因为Redis⾃⾝BUG⽽导致宕掉的情况。

客户端语言多

Redis提供了简单的TCP通信协议，很多编程语⾔可以很⽅便地接⼊到Redis，并且于Redis受到社区和各⼤公司的⼴泛认可，所以⽀持Redis的客⼾端语⾔也⾮常多，⼏乎涵盖了主流的编程语⾔，例如C、C++、Java、PHP、Python、NodeJS等，后续我们会对Redis的客⼾端使⽤做详细说明。

支持持久化（Persistence）

通常看，将数据放在内存中是不安全的，⼀旦发⽣断电或者机器故障，重要的数据可能就会丢失，因此Redis提供了两种持久化⽅式：RDB和AOF，即可以⽤两种策略将内存的数据保存到硬盘中（如图1-1所示），这样就保证了数据的可持久性，后续我们将对Redis的持久化进⾏详细说明。

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主从复制

Redis提供了复制功能，实现了多个相同数据的Redis副本（Replica）（如图1-2所示），复制功能是分布式Redis的基础。后续我们会对Redis的复制功能进⾏详细演⽰。

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高可用（High Availability）和分布式（Distributed）

Redis提供了⾼可⽤实现的Redis哨兵（RedisSentinel），能够保证Redis结点的故障发现和故障⾃动转移。也提供了Redis集群（RedisCluster），是真正的分布式实现，提供了⾼可⽤、读写和容量的扩展性。

三、Redis的使用场景

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Redis作为session storage的使用场景：

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想办法让负载均衡器,把同一个用户的请求始终打到同一个机器上(不能轮询了,而是要通过 userid 之类的方式来分配机器)
把会话数据单独拎出来,放到一组独立的机器上存储(Redis)(应用程序重启了，会话不丢失)

四、Redis可以做什么

缓存(Cache)
缓存机制⼏乎在所有⼤型⽹站都有使⽤，合理地使⽤缓存不仅可以加速数据的访问速度，⽽且能够有效地降低后端数据源的压⼒。Redis提供了键值过期时间设置，并且也提供了灵活控制最⼤内存和内存溢出后的淘汰策略。可以这么说，⼀个合理的缓存设计能够为⼀个⽹站的稳定保驾护航。
排行版系统
排⾏榜系统⼏乎存在于所有的⽹站，例如按照热度排名的排⾏榜，按照发布时间的排⾏榜，按照各种复杂维度计算出的排⾏榜，Redis提供了列表和有序集合的结构，合理地使⽤这些数据结构可以很⽅便地构建各种排⾏榜系统。
计数器应用
计数器在⽹站中的作⽤⾄关重要，例如视频⽹站有播放数、电商⽹站有浏览数，为了保证数据的实时性，每⼀次播放和浏览都要做加1的操作，如果并发量很⼤对于传统关系型数据的性能是⼀种挑战。Redis天然⽀持计数功能⽽且计数的性能也⾮常好，可以说是计数器系统的重要选择。
社交网络
赞/踩、粉丝、共同好友/喜好、推送、下拉刷新等是社交⽹站的必备功能，由于社交⽹站访问量通常⽐较⼤，⽽且传统的关系型数据不太合适保存这种类型的数据，Redis提供的数据结构可以相对⽐较容易地实现这些功能。
消息队列系统
消息队列系统可以说是⼀个⼤型⽹站的必备基础组件，因为其具有业务解耦、⾮实时业务削峰等特性。Redis提供了发布订阅功能和阻塞队列的功能，虽然和专业的消息队列⽐还不够⾜够强⼤，但是对于⼀般的消息队列功能基本可以满⾜。

五、Redis不可以做什么

实际上和任何⼀⻔技术⼀样，每个技术都有⾃⼰的应⽤场景和边界，也就是说Redis并不是万⾦油，有很多合适它解决的问题，但是也有很多不合适它解决的问题。我们可以站在数据规模和数据冷热的⻆度来进⾏分析。

站在数据规模的⻆度看，数据可以分为⼤规模数据和⼩规模数据，我们知道Redis的数据是存放在内存中的，虽然现在内存已经⾜够便宜，但是如果数据量⾮常⼤，例如每天有⼏亿的⽤⼾⾏为数据，使⽤Redis来存储的话，基本上是个⽆底洞，经济成本相当⾼。

站在数据冷热的⻆度，数据分为热数据和冷数据，热数据通常是指需要频繁操作的数据，反之为冷数据，例如对于视频⽹站来说，视频基本信息基本上在各个业务线都是经常要操作的数据，⽽⽤⼾的观看记录不⼀定是经常需要访问的数据，这⾥暂且不讨论两者数据规模的差异，单纯站在数据冷热的⻆度上看，视频信息属于热数据，⽤⼾观看记录属于冷数据。如果将这些冷数据放在Redis上，基本上是对于内存的⼀种浪费，但是对于⼀些热数据可以放在Redis中加速读写，也可以减轻后端存储的负载，可以说是事半功倍。

所以，Redis并不是万⾦油，相信随着我们对Redis的逐步学习，能够清楚Redis真正的使⽤场景。

六、CentOS7安装Redis5

查看本机yum中redis默认的版本

yum list | grep redis

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先安装scl源,再安装redis

yum install centos-release-scl-rh

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yum install rh-redis5-redis

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针对可执⾏程序设置符号链接

cd /usr/bin
ln -s /opt/rh/rh-redis5/root/usr/bin/redis-server ./redis-server
ln -s /opt/rh/rh-redis5/root/usr/bin/redis-sentinel ./redis-sentinel
ln -s /opt/rh/rh-redis5/root/usr/bin/redis-cli ./redis-cli

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针对配置文件设置符号链接

cd /etc/
ln -s /etc/opt/rh/rh-redis5/ ./redis

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修改配置文件

进入/etc/redis/目录下，用vim打开 redis.conf配置文件，进行如下修改

#先进入/etc/redis/目录下
cd /etc/redis/
#使用vim打开redis.conf配置文件
vim redis.conf
#设置ip地址
bind 0.0.0.0
#关闭保护模式
protected-mode no
#启动守护进程
daemonize yes

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#创建工作目录
mkdir -p /var/lib/redis
#在配置文件中设置工作目录
dir /var/lib/redis

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#先创建日志目录
mkdir -p /var/log/redis/
#在配置文件中，设置日志目录
logfile /var/log/redis/redis-server.log

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启动和停止redis

#启动redis
redis-server /etc/redis/redis.conf
#停止redis
kill redisPID
#查看redis日志
cd /var/log/redis/
cat redis-server.log

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七、Redis通用命令

这里知识介绍几个常用的命令，如果想要了解更多，可以去redis官方文档进行查阅

get和set：插入或获取key-value

set命令

功能：
存储K-V，set可以填写两个参数(key-value)，参数类型必须是字符串，当然我们在敲命令时不需要刻意加''或者""。

get命令

功能
根据Key获取Value。get后面跟key，就可以得到value，并且是带双引号的，是字符串类型的。
如果key不存在，就会返回nil，和null一个意思。

[root@iZf8z8fcvqy10dpg47hwlxZ ~]# redis-cli
127.0.0.1:6379> set key1 value1
OK
127.0.0.1:6379> set key2 value2
OK
127.0.0.1:6379> set 'key3' 'value3'
OK
127.0.0.1:6379> get key1
"value1"
127.0.0.1:6379> get key2
"value2"
127.0.0.1:6379> get key3
"value3"
127.0.0.1:6379> get key100
(nil)

keys：用来查询当前服务器上匹配的key，可以通过一些特殊符号(通配符)来筛选key

语法

KEYS pattern

*：匹配任意字符序列（0个或者多个任意字符）
- KEYS * 匹配所有的键，展示当前服务器上所有的key
- KEYS prefix* 匹配以 “prefix” 开头的键，如 “prefix123”、“prefixabc”。
- KEYS *suffix 匹配以 “suffix” 结尾的键，如 “abcsuffix”、“defsuffix”
?：匹配单个字符
- KEYS key? 匹配以 “key” 开头，并且后面跟着一个字符的键，如 “key1”、“keyA”。
[字符 abc]：匹配在括号内的任一字符
- KEYS key[123] 匹配以 “key” 开头，并且后面跟着 “1"或"2” 或 “3” 的键，如 “key1”、“key2”、“key3”。
[范围 a-b]：匹配在范围内的任一字符
- KEYS key[1-5] 匹配以 “key” 开头，并且后面跟着数字1~5任意一个数字的键，如 “key1”、“key2”、“key3”。
- KEYS k[a-b]ey 匹配以 “k” 开头，并且后面跟着字母a-b任意一个字母的键，如 “kaeyd”、“kbey”。
[^字符]：匹配不在括号内的任一字符
- KEYS key[^abc] 匹配以 “key” 开头，并且后面跟着的不是 “a"或"b” 或 “c” 的字符的键。

127.0.0.1:6379> set hello 1
OK
127.0.0.1:6379> set hallo 1
OK
127.0.0.1:6379> set hbllo 1
OK
127.0.0.1:6379> set hllo 1
OK
127.0.0.1:6379> set heeeeeeello 1
OK
127.0.0.1:6379> keys h?llo
1) "hello"
2) "hallo"
3) "hbllo"
127.0.0.1:6379> keys h*llo
1) "hello"
2) "hllo"
3) "hallo"
4) "hbllo"
5) "heeeeeeello"
127.0.0.1:6379> keys h[abe]llo
1) "hello"
2) "hallo"
3) "hbllo"
127.0.0.1:6379> keys h[^ae]llo
1) "hbllo"
127.0.0.1:6379> keys h[a-e]llo
1) "hello"
2) "hallo"
3) "hbllo"
127.0.0.1:6379> keys *
 1) "backup4"
 2) "backup1"
 3) "key1"
 4) "key2"
 5) "key3"
 6) "hello"
 7) "hllo"
 8) "backup2"
 9) "hallo"
10) "hbllo"
11) "backup3"
12) "heeeeeeello"

注意：keys 的时间复杂度是O ( N )，因为需要遍历所有的key，然后匹配出符合要求的键，所以在生产环境当中一般禁止使用keys，尤其是keys *，它是匹配redis中的所有键，由于生产环境中key非常多，redis是一个单线程的服务器，就会导致执行keys *时间非常长，那么redis服务器就被阻塞，无法为其它客户端提供服务，给用户体验造成影响。

redis的一个经典用途就是作为数据冷热分离的热点数据缓存，热点数据首先是去查redis的，如果redis被阻塞了，此时其它的查询redis操作就超时了，此时这些请求只能去查数据库了，大量的数据同时请求数据库的查询，可能会导致过载，数据库也无法正常提供服务了，整个系统基本就处于瘫痪状态。

EXISTS 用来检查给定键是否存在于数据库中。接受一个或多个键作为参数，并返回存在键的数量。

时间复杂度：O(1)
命令语法

EXISTS key [key ...]

127.0.0.1:6379> EXISTS hello
(integer) 1
127.0.0.1:6379> exists hello hallo hbllo
(integer) 3

因为redis是基于客户端-服务器架构的，通过网络通信的中间件。因此上述分开查询key是否存在和同时检查多个键是否存在是有区别的，分开查询的写法，会产生更多次数的请求响应，也即网络通信。和直接操作内存来说，网络通信成本比较高，效率比较低，而同时检查多个键只需要一次请求响应，减少网络通信。

所以redis支持一个命令能够操作多个key来减少网络通信。

DEL 删除指定的key，和 EXISTS命令相同，也可以支持操作多个key，返回删除key的个数。

时间复杂度：O(1)
命令语法

DEL key [key ...]

127.0.0.1:6379> del backup4
(integer) 1
127.0.0.1:6379> del backup1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> del key1 key2 key3
(integer) 3

在redis当中删除，和mysql中的删库删表来说危险性比较低，因为redis是作为缓存，如果丢失少量的数据，问题不大，而MySQL不能丢失数据，丢失了数据就可能后续查不到了。

但是如果丢失大批的数据，那么客户端来的查询先去redis当中进行查找，找不到就会到MySQL当中进行查找，就可能会导致MySQL过载，导致系统瘫痪。

EXPIRE 用于为键设置过期时间，接受两个参数：默认以秒为单位的过期时间。

设置键的过期时间，过期时间到达后，该键自动被删除。
时间复杂度：O(1)
命令语法

EXPIRE key seconds

127.0.0.1:6379> set hello 111
OK
127.0.0.1:6379> expire hello 10
(integer) 1
127.0.0.1:6379> get hello
"111"
127.0.0.1:6379> get hello
(nil)

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基于redis实现的分布式锁，为了避免出现不能正确解锁的情况，加锁时通常会设置一个过期时间，时间到达之后会自动解锁。

TTL 检查键过期时间

返回：要检查的键剩余过期时间，以秒为单位。
如果键不存在，或者没有设置过期时间，则返回-1
如果键已经过期，则返回-2
时间复杂度：O(1)
命令语法

TTL key

127.0.0.1:6379> ttl hallo
(integer) -1
127.0.0.1:6379> set hello 111
OK
127.0.0.1:6379> expire hello 10
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl hello
(integer) 6
127.0.0.1:6379> ttl hello
(integer) 5
127.0.0.1:6379> ttl hello
(integer) 4
127.0.0.1:6379> ttl hello
(integer) 3

TYPE 用于获取指定键的数据类型

可能返回的结果为：none string list hash set zset stream (redis作为消息队列的时候会使用这个类型作为value)。

命令语法

TYPE key

127.0.0.1:6379> set key1 111
OK
127.0.0.1:6379> type key1
string
127.0.0.1:6379> lpush key2 111 222 333
(integer) 3
127.0.0.1:6379> type key2
list
127.0.0.1:6379> sadd key3 111 222 333
(integer) 3
127.0.0.1:6379> type key3
set
127.0.0.1:6379> hset key4 field1 value1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> type key4
hash