NoSQL（非关系型数据库）之Redis的简介与安装

news2024/10/6 16:20:20

一、简介

1.1 关系型数据库与非关系型数据库

1.1.1 概念

1.1.2 区别

1.2 非关系型数据库产生背景

1.3 redis 简介

1.4 redis 优点

1.5 redis 快的原因

二、安装

2.1 关闭核心防护

2.2 安装相关依赖

2.3 解压软件包并进行编译安装

2.4 设置 Redis 服务所需相关配置文件

2.5 一直回车并手动设置以下内容

2.6 设置环境变量

2.7 查看监听端口

2.8 修改配置 /etc/redis/6379.conf 参数

2.9 重启redis并查看监听端口

2.10 redis 命令工具

2.10.1 redis-cli 命令行工具 

2.10.2 redis-benchmark 测试工具

2.11 redis 数据库常用命令

三、小结

3.1 关系数据库和非关系数据库总结

3.2 数据存储流向总结

3.3 非关系型数据库产生背景总结

3.4 redis总结

一、简介

1.1 关系型数据库与非关系型数据库

1.1.1 概念

（1）关系型数据库是一个结构化的数据库，创建在关系模型（二维表格模型）基础上，一般面向于记录。SQL 语句（标准数据查询语言）就是一种基于关系型数据库的语言，用于执行对关系型数据库中数据的检索和操作。主流的关系型数据库包括 Oracle、MySQL、SQL Server、Microsoft Access、DB2、PostgreSQL 等。以上数据库在使用的时候必须先建库建表设计表结构，然后存储数据的时候按表结构去存，如果数据与表结构不匹配就会存储失败。

（2）非关系型数据库NoSQL(NoSQL = Not Only SQL )，意思是“不仅仅是 SQL”，是非关系型数据库的总称。除了主流的关系型数据库外的数据库，都认为是非关系型。不需要预先建库建表定义数据存储表结构，每条记录可以有不同的数据类型和字段个数（比如微信群聊里的文字、图片、视频、音乐等）。主流的 NoSQL 数据库有 Redis、MongBD、Hbase、Memcached 等。

1.1.2 区别

（1）数据存储方式不同

关系型和非关系型数据库的主要差异是数据存储的方式。关系型数据天然就是表格式的，因此存储在数据表的行和列中。数据表可以彼此关联协作存储，也很容易提取数据。
与其相反，非关系型数据不适合存储在数据表的行和列中，而是大块组合在一起。非关系型数据通常存储在数据集中，就像文档、键值对或者图结构。你的数据及其特性是选择数据存储和提取方式的首要影响因素。

（2）扩展方式不同

SQL和NoSQL数据库最大的差别可能是在扩展方式上，要支持日益增长的需求当然要扩展。
要支持更多并发量，SQL数据库是纵向扩展，也就是说提高处理能力，使用速度更快速的计算机，这样处理相同的数据集就更快了。因为数据存储在关系表中，操作的性能瓶颈可能涉及很多克服。虽然SQL数据库有很大扩展空间，但最终肯定会达到纵向扩展的上限个表，这都需要通过提高计算机性能来。
而NoSQL数据库是横向扩展的。因为非关系型数据存储天然就是分布式的，NoSQL数据库的扩展可以通过给资源池添加更多普通的数据库服务器(节点)来分担负载。
关系：纵向   比如说硬件中添加内存
非关：横向  天然分布式

（3）对事务性的支持不同

如果数据操作需要高事务性或者复杂数据查询需要控制执行计划，那么传统的SQL数据库从性能和稳定性方面考虑是你的最佳选择。SQL数据库支持对事务原子性细粒度控制，并且易于回滚事务。
虽然NoSQL数据库也可以使用事务操作，但稳定性方面没法和关系型数据库比较，所以它们真正闪亮的价值是在操作的扩展性和大数据量处理方面。

1.2 非关系型数据库产生背景

可用于应对 Web2.0 纯动态网站类型的三高问题。

（1）High performance——对数据库高并发读写需求

（2）Huge Storage——对海量数据高效存储与访问需求

（3）High Scalability && High Availability——对数据库高可扩展性与高可用性需求

关系型数据库和非关系型数据库都有各自的特点与应用场景，两者的紧密结合将会给Web2.0的数据库发展带来新的思路。让关系数据库关注在关系上，非关系型数据库关注在存储上。例如，在读写分离的MySQL数据库环境中，可以把经常访问的数据存储在非关系型数据库中，提升访问速度。

Mysql 高热数据——> redis

web—>redis—>mysql

CPU——>内存/缓存—>磁盘

1.3 redis 简介

Redis（远程字典服务器） 是一个开源的、使用 C 语言编写的 NoSQL 数据库。

Redis 基于内存运行并支持持久化，采用key-value（键值对）的存储形式，是目前分布式架构中不可或缺的一环。

Redis服务器程序是单进程模型，也就是在一台服务器上可以同时启动多个Redis进程，Redis的实际处理速度则是完全依靠于主进程的执行效率。若在服务器上只运行一个Redis进程，当多个客户端同时访问时，服务器的处理能力是会有一定程度的下降；若在同一台服务器上开启多个Redis进程，Redis在提高并发处理能力的同时会给服务器的CPU造成很大压力。即：在实际生产环境中，需要根据实际的需求来决定开启多少个Redis进程。若对高并发要求更高一些，可能会考虑在同一台服务器上开启多个进程。若CPU资源比较紧张，采用单进程即可。

1.4 redis 优点

（1）具有极高的数据读写速度

（2）支持丰富的数据类型（如：key-value、Strings、Lists、Hashes、Sets 及 Ordered Sets等）

（3）支持数据的持久化

（4）原子性

（5）支持数据备份

1.5 redis 快的原因

（1）Redis是一款纯内存结构，避免了磁盘I/o等耗时操作。

（2）Redis命令处理的核心模块为单线程，减少了锁竞争，以及频繁创建线程和销毁线程的代价，减少了线程上下文切换的消耗。

（3）采用了 I/O 多路复用机制，大大提升了并发效率。

二、安装

2.1 关闭核心防护

systemctl stop firewalld
setenforce 0

2.2 安装相关依赖

yum install -y gcc gcc-c++ make

2.3 解压软件包并进行编译安装

tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt/
cd /opt/redis-5.0.7/
make
make PREFIX=/usr/local/redis install

2.4 设置 Redis 服务所需相关配置文件

cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh

2.5 一直回车并手动设置以下内容

Please select the redis executable path [/usr/local/bin/redis-server] /usr/local/redis/bin/redis-server

2.6 设置环境变量

把redis的可执行程序文件放入路径环境变量的目录中便于系统识别

ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/

2.7 查看监听端口

当 install_server.sh 脚本运行完毕，Redis 服务就已经启动，默认监听端口为 6379

netstat -natp | grep redis

2.8 修改配置 /etc/redis/6379.conf 参数

vim /etc/redis/6379.conf

2.9 重启redis并查看监听端口

2.10 redis 命令工具

（1）redis-server：用于启动 Redis 的工具

（2）redis-benchmark：用于检测 Redis 在本机的运行效率

（3）redis-check-aof：修复 AOF 持久化文件

（4）redis-check-rdb：修复 RDB 持久化文件

（5）redis-cli：Redis 命令行工具

2.10.1 redis-cli 命令行工具 

语法：redis-cli -h host -p port -a password
-h ：指定远程主机
-p ：指定 Redis 服务的端口号
-a ：指定密码，未设置数据库密码可以省略-a 选项
若不添加任何选项表示，则使用 127.0.0.1:6379 连接本机上的redis 数据库

2.10.2 redis-benchmark 测试工具

redis-benchmark 是官方自带的 Redis 性能测试工具，可以有效的测试 Redis 服务的性能。
基本的测试语法：redis-benchmark [选项] [选项值]。
-h ：指定服务器主机名。
-p ：指定服务器端口。
-s ：指定服务器 socket
-c ：指定并发连接数。 
-n ：指定请求数。
-d ：以字节的形式指定 SET/GET 值的数据大小。
-k ：1=keep alive 0=reconnect 。
-r ：SET/GET/INCR 使用随机 key, SADD 使用随机值。
-P ：通过管道传输<numreq>请求。
-q ：强制退出 redis。仅显示 query/sec 值。
--csv ：以 CSV 格式输出。
-l ：生成循环，永久执行测试。
-t ：仅运行以逗号分隔的测试命令列表。
-I ：Idle 模式。仅打开 N 个 idle 连接并等待。
（1）向 IP 地址为 192.168.133.10、端口为 6379 的 redis 服务器发送 100 个并发连接与 100000 个请求测试性能。

redis-benchmark -h 192.168.133.10 -p 6379 -c 100 -n 100000

（2）测试存取大小为 100 字节的数据包的性能。

redis-benchmark -h 192.168.133.10 -p 6379 -q -d 100

（3）测试本机上 redis 服务在进行 set 与 lpush 操作时的性能。

edis-benchmark -t set,lpush -n 100000 -q

2.11 redis 数据库常用命令

（1）set：存放数据，命令格式为 set key value

（2）get：获取数据，命令格式为 get key

（3）keys 命令可以取符合规则的键值列表，通常情况可以结合*、？等选项来使用。

127.0.0.1:6379> set k1 1
127.0.0.1:6379> set k2 2
127.0.0.1:6379> set k3 3
127.0.0.1:6379> set v1 4
127.0.0.1:6379> set v5 5
127.0.0.1:6379> set v22 5

127.0.0.1:6379> KEYS *				#查看当前数据库中所有键

127.0.0.1:6379> KEYS v*				#查看当前数据库中以 v 开头的数据

127.0.0.1:6379> KEYS v?				#查看当前数据库中以 v 开头后面包含任意一位的数据

127.0.0.1:6379> KEYS v??			#查看当前数据库中以 v 开头 v 开头后面包含任意两位的数据

（4）exists 命令可以判断键值是否存在

127.0.0.1:6379> exists teacher		#判断 teacher 键是否存在
(integer) 1							# 1 表示 teacher 键是存在
127.0.0.1:6379> exists tea
(integer) 0							# 0 表示 tea 键不存在

三、小结

3.1 关系数据库和非关系数据库总结

（1）非关系数据库

        1）数据保存在缓存中，利于读取速度/查询数据

        2）架构位置灵活

        3）分布式、扩展性高

（2）关系型数据库

        1）安全性高(持久化)

        2）事务处理能力强

        3）任务控制强

        4）可以做日志备份、 恢复、容灾(能力更强一些)

3.2 数据存储流向总结

（1）非关系数据库

实例 ——>数据库——>集合——>键值对

非关系数据库不需要建数据库和集合(表)

（2）关系型数据库

实例 ——>数据库 ——>表(table) ——>记录行(rows)/数据字段(column) ——>存储到存储数据中

3.3 非关系型数据库产生背景总结

（1）High performance——对数据库高并发读写需求

（2）Huge Storage——对海量数据高效存储与访问需求

（3）High Scalability && High Availability——对数据库高可扩展性与高可用性需求

3.4 redis总结

redis 是一个关系型数据库 是一个开源基于内存上运行并且支持持久化，采用键值对(key-value)，分布式集群架构。

特点：读写速度快、支持丰富的数据类型、支持数据的持久化、操作方式原子性、支持数据备份 master-slave

快的原因：数据内存中的结构，避免在磁盘中操作，reids命令是核心模块（单线程）、I/O多路复用机制、能提高并发率。

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