redis介绍

• 互联网的需求有三高：高并发、高可扩、高性能
• redis是一种运行速度快，并发性很强，并且运行在内存的NoSql（not only sql）的数据库
• 和传统数据库相比：
• • NoSql数据库无需实现为要存储的数据建立字段，随时都可以存储自定义的数据格式
• • 而在关系型数据库中，增删改是一件很麻烦的事情，如果非常大数据量的表，增加字段简直是一个噩梦
• redis经常使用的场景：
• • 缓存：这是redis当今最熟为人知的使用场景，一些要经常被访问的数据放在redis的原因是：redis在内存中可以得到很高效的访问
• • 排行榜：利用redis中的sortSet（有序集合）数据结构，就可以很简单的搞定
• • 计算器/限速器：利用redis原子性的自增操作，可以统计用户点赞数，访问数的统计
• • 好友关系：利用集合的一些命令，例如交集，并集，差集等，可以搞定共同好友、共同爱好
• • 简单消息队列：除了redias自身的发布订阅模式，也可以利用list来实现队列机制
• • sdession共享：以jsp为例，采用redis保存session后，无论用户在那台机器上都能够获取到对应的session信息

Redis、Mamcache/MongoDB对比

• 这三个都是NoSql数据库
• redis和Mamcache：
• • Redis和Mamcache都是内存数据库，不过Mamcache还可用于缓存其他东西，例如图片和视频
• • Mamcache数据结构单一（kv键值对），redis更丰富一些，还提供list、set、hash等数据结构的存储，有效减少网络I/O（输入输出）的次数
• • 虚拟内存——当redis的物理内存用完时，可以讲一些很久没有用到的value放到磁盘
• • 存储数据安全，Mamcache挂掉之后，数据就没了，没有持久化机制，redis可以定期保存到磁盘（持久化）
• • 灾难恢复——Mamcache挂掉之后，数据不可恢复，redis数据随时后，可以通过RBD或者AOF恢复
• redis和MongoDB：
• • redis和MongoDB并不是竞争关系，更多的是一种协作共存的关系
• • MongoDB本质上还是硬盘数据库，在复杂查询时仍然会有大量的资源消耗，而且在处理复杂逻辑时，依然不可避免的要进行多次查询
• • 这个时候就需要redis或者Mamcache这样的内存来作为中间层缓存加速
• • 例如某些复杂的场景中，这个页面的数据如果从MongoDB中查询，可能需要十几个查询语句，耗时会很长，如果需求允许，则可以将整个页面的对象缓存至redis中，定期更新，这样MongoDB和redis就能够很好的协作

分布式数据库的CAP原理

• 传统型数据库的特性是：ACID，即原子性，一致性，独立性，持久性
• 分布式数据库的CAP：
• • C：强一致性，即更新操作成功并返回客户端后，所有节点在同一时间的数据完全一致
• • A：高可用性，即服务一直可用
• • P：分区容错性，即分布式系统在遇到某个节点或者网络分区故障的时候，仍然能够对外提供满足一致性或者可用性的服务
• 总结：
• • CAP理论提出就是针对分布式环境的，所以AP这个属性必须容忍他存在的，也是必须的
• • 分区是常态，不可避免，三者不能共存
• • 可用性和一致性是一对冤家，可用性高，一致性低；可用性第，一致性就高
• • 因此，根据CAP原理将NoAql数据库分成满足CA原则，满足CP原则和满足AP原则三大类
• • • CA：单点集群，满足一致性，可用性的系统，通常在扩展性上不太强大（非分布式）
• • • CP：满足一致性、分区容忍的系统，通常性能不是特别高
• • • AP：满足可用性，分区容忍性的系统，通常可能对一致性要求低一些

redis的下载和安装

• 下载，官网下载
  
• 图形化工具：官网下载安装
• linux安装：
• • 将安装包放在linux服务器上
• • 先解压压缩包 tar -zxvf redis-5.0.4.tar.gz
• • 安装gcc（必须有网络），yum -y install gcc,忘记是否安装的话，可与你使用gc -v命令查看
• • 进入redis目录，进行编译：make
• • 编译之后，可是安装，`make install

安装之后的操作

• redis默认不会使用后台运行，如果需要需要修改配置文件
• redis中默认16个库，在配置文件中可以看到，搜索databases，即可查看

vim /opt/redis-5.0.4/redis.conf
#搜索daem
将daemonize no 改为 daemonize yes 
#修改后启动文件，进入 /user/local/bin 目录下，执行
redis -sever /opt//redis-5.0.4/redis.conf
#其他操作
redis -cil shutdown #单实例关闭数据库
redis -cil -p 6379 shutdown #多实例关闭数据库
netstat -lntp ｜grep 6379 #常用操作，检测6379端口是否在监听
ps -ef ｜grep redis  #检测后台程序是否存在

• 端口为什么是6379？
• • 6379是手机按键上MERA对应的编码
• • 而MERA长期以来被antirez(redis作者)及其朋友当做愚蠢的代码
• 连接redis并测试

redis -cil #链接redis ，在/user/local/bin 目录下
ping # 输入ping，返回pong，说明交互是成功的
set k1 china #键值对的形式，存储数据
get k1 #使用ger获得数据
redis-benchmart #测试redis性能，crtl+c，执行退出redis，最好执行5s就关闭，在linux中执行此命令
dbsize # 查看数据库键的数量
flushdb #清空当前数据库
flushall # 清空所有数据库（16个都清空，慎用）
select index #切换数据库，index的范围是0-15，可用tab键补齐

key操作

• 模糊查询key命令，有三个通配符
• • *，通配任意多个字符
• • ？，通配单个字符
• • []，通配括号中的某个字符
    
• 判断和移动key

exists key #判断某个key是否存在（tab键会自动补全），返回1说明在，返回0 说明不在move key db #移动（剪切、粘贴）键到几号库
ttl key #查看键还有多久过期（-1，永不过期，-1，已过期）
time to live #还能活多久
expire key #为键设置过期时间
type key #查看键的数据类型

数据类型

• redis中有5种数据类型分别是：字符串，列表，zSet（有序集合）、set和哈希

字符串命令 string

set  key value #向key中存数据value，如果key已存在，新输入的value会覆盖原数据
get key #根据key取数据
del key #删除key数据
append key value #向key中追加value数据
strlen key #获得key的长度
# ----------------加减操作，操作的必须是数字类型------------
incr key #给key+1
decr key #给key-1
incrby key num # 给key+num
decrby key num # 给key-num
#----------------类似于between……and---------
getrange key index1 index2 #获取index1和index2范围内的数据（左右皆包括）
setrange key insex value#向key的insex位置上插入value
#----------------添加数据同时判断---------
set key n value #给key添加value的同时设置n秒的生命周期
setnx key value # 添加时判断key对应的是否有值，有的话添加失败
#------------------其他方式的添加或获取----------------------
mset key1 value1 key2 value2 #一次性添加多组数据
mget key1 key2 #一次性获取很多数据
msetnx key1 value1 key2 value2 #添加时，一次性判断多个key是否存在，只要有一个存在，就添加失败
getset key value # 添加的时候返回key原本对应的值，然后再将新值写入

列表 list

• 正序：从上至下，从左至右，倒序：从下至上，从右至左

# ----------------给列表添加元素------------
lpush key list_value #向key中添加列表元素value，元素之间使用空格隔开，正序添加
rpush key list_value # 向key中添加列表元素value，元素之间使用空格隔开，倒序添加
lrange key 开始索引 结束索引 # 查看key列表指定索引下的元素，-1表示到结尾，一般从0号索引开始
# ----------------移除元素------------
lpop key # 正序移除key列表中的第一个元素
rpop key # 倒序移除key列表中的第一个元素
lrem key  count value # 删除key中的count个value，返回信息为删除的个数
# ----------------下标查询和返回长度------------
lindex # 获取key列表中，第index个元素，正序查找
llen key # 获取指定元素的长度
ltrim key index1 index2 # 获得两个索引之间的数据，删除其他的元素，正序获得
# ----------------修改，链接，插入------------
rpoplpush key1 key2  # 将元素从key1中取出交给key2，左出右进§
lset key index value  #在key列表，index的位置插入x
linsert key before/after index value 
# 在key列表的index后/前，插入value

集合set

• set不允许重复

#-----------------添加/查看/判断------------
sadd key value #向set key中添加value，value重复时只添加一个
smembers key #查看set key中的数据
sismeber key value # 查看set key中是否存在value
#-----------------获得/删除/移除------------
scard key #查看set key中元素的个数
srem key value # 删除set key中，value这个元素
srandmember count # 从set key中随机获得count个元素
spop key # 随机移除set key中的元素
smove key1 key2 value # 随机从set key1中移动一个value到key2
#---------------数学集合类-----------------
sinter key1 key2 #查看set key1和key2的交集
sunion key1 key2#查看set key1和key2的并集
sdiff key1 key2#查看set key1中存在，key2中不存在的数据

哈希hash

• KV模式不变，但V是一个键值对

#-------------操作元素属性--------------
hset key hkey hvalue # 向哈希key中，添加hkey：hvalue的键值对
hget key hkey #获取哈希key中，hkey的value
hmset key hkey1 hvalue1 hkey2 hvalue2……
# 向哈希key中，添加hkey：hvalue，hkey2：hvalue2的多个键值对
hmget key hkey1 hkey2#获取哈希key中，hkey1、hkey2的value
hgetall key # 获取哈希 key下面所有键的值
hdel key hkey# 删除哈希 key下面hkey的键值对
#----------获得/自增/哦安段-------------
hlen key # 获取哈希key中，元素的数量
hexists key hkey # 判断哈希key中，hkey的元素是否存在
hkeys key # 获取哈希key中所有的元素的键(k)
hvals key #获取哈希key中，所有元素的值(v)
hincrby key hkey int
# 向哈希 key的hkey对应的值中，增加int，hkey对应的值必须是数字，返回增加后的数字
hincrbyfloat key hkey float # 向哈希 key的hkey对应的值中，增加float，hkey对应的值必须是数字，返回增加后的数字
hsetnx key hkey value # 判断哈希key中，hkey对应的元素是不是value
#在redis中输入汉字时，显示时会转换成unicode

Zset 有序集合

• Redis 有序集合和集合一样也是 string 类型元素的集合,且不允许重复的成员
• 不同的是每个元素都会关联一个 double 类型的分数
• redis 正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序
• 有序集合的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复
• 以下例子中，c2比c1大

#--------------------添加、查询和删除------------------
zadd key v1 c1 v2 c3…… #向有序集合key中，添加v，v2等多个元素，其对应的分数是c1和c2
zrange key index1 index2 
# 查询有序集合key中，index1和index2之间的元素，0，-1表示全部，返回所有的元素，不返回分数
zrange key index1 index2 withscores
# 查询有序集合key中，index1和index2之间的元素，0，-1表示全部，返回所有的元素和分数
zrangebyscore key v1 v2 
# 查询有序集合key中，分数1和分数2之间的元素(包含v1和v2)
zrangebyscore key v1 (v2 
# 查询有序集合key中，分数v1和分数v2之间的元素(不包含v2)
zrangebyscore key (v1 (v2 
# 查询有序集合key中，分数v1和分数v2之间的元素(不包含v1、v2)
zrangebyscore key v1 v2 limit index count
# 从有序集合key中，分数v1和分数v2之间，跳过2个元素，再取两个元素
zrem key v1 # 在有序集合key中，删除v1的元素                     
#-------------------范围和逆序----------------------
zcard key # 查看有序集合key中元素个数
zcount key c1 c2 # 查看有序集合key中，分数在c1和c2之间有多少个元素
zrank  key v1 # 查看有序集合key中，v1的下标（下标是从0开始），从上到下，从左至右
zscore key v1 # 获取有序集合key中，v1对应的分数
zrevrank key v1 #获取有序集合key中，v1对应的逆序下标，从下到上，从右至左
zrevrange key  index1 index2 # 逆序查询有序集合key中，index1和index2之间元素
zrevrangebyscore key c2 c1# 逆序查询有序集合key中，分数大于c1小于c2的元素

持久化

• 定义：在指定时间间隔内，将内存中的数据集的快照写入磁盘
• • 默认保存在/usr/local/bin中，文件名字为dump.rdb
• 自动备份
• • redis是内存数据库，当我们每次用完redis，关闭linux是，按照道理来说，会释放内存，redis中的数据也会随之消失
• • 在此启动redis数据没有消失的原因是：每次关机的时候，redis会自动备份数据到一个文件中，文件路径为:/usr/local/bin/dump.rdb
• 如何修改redis的自动备份策略？
• • vim /opt/redis-5.0.4/redis.conf /SNAP(搜索)，修改如下图示的部分
    
• 使用shutdown关闭redis后，可以在/usr/local/bin目录下，看到dump.rdb自动保存
• 重新启动redis之后，在300s内保存10条数据，也会触发备份指令
• 存在备份的情况下，就可以将数据全部删除，再次shutdown关机
• 再次启动redis，就发现数据真的消失的，原因是：
• • shutdown瑞出redis时，还会自动保存数据库，一旦执行，就会将原本保存包的备份文件给覆盖，因此自动恢复失败
• 如果说不在意重启之后，数据是否丢失，只是用缓存功能，就可以将上面截图中的倒数三行注释掉
• 如果要解决这个问题，就手动备份一个文件，关闭数据库之后，将之前备份的文件替换，重启数据库之后就有数据
• 立即备份，直接没有在退出redis之前，执行命令save即可

RDB相关的配置

• 下面是配置文件中的含义，路径： /opt/redis-5.0.4/redis.conf
• stop-writes-on-bgsave-error:进水口和出水口，出水口是否发生故障与否
• • yes：当后台备份时发生错误，前台停止写入
• • no：不管死活，就往死里怼
• rdbcompression：对存储在磁盘中的快照，是否启动LZF压缩算法，一般会启动，因为这点性能，多买一台电脑就搞定了
• • yes：启动
• • no：不启动，（不想消耗CPU的资源，可关闭）
• rdbchecksum：在存储快照之后，是否启动CRC64算法进行数据校验
• • yes：开启之后，大约会增加10%左右的CPU消耗
• • no：如果希望获得最大性能的提升，就选择关闭
• dbfilename：快照备份文件名字
• dir：快照备份文件保存的目录，默认为当前目录
• 优势和劣势：
• • 优：适合大规模的数据恢复，对数据完整性和一致性要求不高
• • 劣：一定间隔白粉依稀，意外down掉，就失去最后一次快照的所有修改
• 配置文件信息如下图（其中一个，剩余的自己找）：
  

AOF相关的配置

• 以日志的形式记录每个写的操作
• 将redis执行过的写指令全部记录下来（读操作不记录）
• 只许追加文件，不可以改文件
• redis启动之初会从会读取改文件（从头到尾读），这样就会重新构建数据

开启AOF

• 1.为了避免失误，最好将redis的配置文件备份后，再修改内容如下：

# 在配置文件中，使用/appendonly搜索
appendonly yes
appendfilename appendonly.aof

• 2.重新启动redis，以新配置文件启动
• • 命令：redis -sever /usr/local/redis5.0.4/redis.conf
• 3.链接redis，加数据，删库，退出
• 4.查看当前文件夹是否多了一个aof文件，查看文件中的内容，保存的都是写操作（自己输入的命令）
• • 文件最后一句要删除，否则数据恢复不了（要删除删库的命令）
• • 编辑者这个文件，最好要使用:wq!强制执行
• 5.只要重新链接，数据就恢复成功后

共存

• 如果查看redis.conf文件，发现AOF和RDB两种背备份策略都是开启的状态，选择方式为：
• • 1.动手试试，编辑qppenonly.aof文件，胡乱编码，保存退出
• • 2.启动redis失败，所以是AOF优先载入来恢复原始数据，因为AOF比RDB数据保存的完整性更高
• • 3.修复AOF文件，杀光不符合redis的语法规范的代码：redis-check -aof --fix appendonly.aof

AOF 相关的配置

• appendonly：开启AOF模式
• appendfilename：AO F的文件名字，最好别改
• appendfsync：追写策略
• • always：每次数据变更，都会立即记录到磁盘，性能比较差，但数据完整性好
• • everysec：默认设置，异步操作，美妙记录，如果前一秒当内宕机，会有数据丢失
• • no：不追写
• no-appendfsync-on-rewrite：重写时，是否会运用Appendfsync追写策略，用默认no即可，保证数据安全性
• • AOF采用文件追加的方式，文件会越来愈啊大，为了解决这个问题，增加了重写机制
• • redis会自动记录上一次AOF的大小，当AOF文件大小达到预先设定的大小时，就会启动AOF文件进行内容压缩，只保留可以恢复数据的最小指令集合
• auto-aof-rewirite-percenttage：如果AOF的大小超过了原来的一倍，也就是100%，才进行压缩你
• auto-aof-rewrite-min-size：如果AOF的大小超过了64MB，菜重写压缩
  

总结

• RDB：只用作后备用途，建议15分钟备份一次即可
• AOF：
• • 再最恶劣的情况下，也只丢失不超过2s的数据，数据完整性比较高，但代价也大，会带来持续的I/O
• • 对硬盘大小的要求也高，默认64MB太小了，企业级最小在5G以上
• • 后面药品学习的master/slave才是新浪微博的选择

事务

定义和执行

• 可以一次执行多个命令，是一个命令组
• 一个事务中，所有命令都会序列化（排队），不会被插队
• 一个队列中，一次性，顺序性，排他行的执行一系列的命令
• 三特性：
• • 隔离性：所有命令都会按照顺序执行，事务执行过程中不会被其他客户端送来的命令打断
• • 没有隔离级别，队列中的命令没有提交之前，都不会被实际的执行，不存在“事务中查询要看到事务里的更新，事务外的查询不能看到”这个头疼的问题
• • 不保证原子性，冤有头，债有主，如果一个命令失败，但是别的命令可能会执行成功，没有回滚
• • • 如果一个命令在加入事务在提交的时候报错，真个事务不会被执行
• • • 但是，如果事务在提交的时候没有报错，执行的时候报错，redis会跳过报错的命令，执行后续的命令，也就是说，redias只实现了部分事务
• 三步走：
• • 开启multi
• • 入队queued
• • 执行exec
• 与关系型数据库相比：
• • multi：可以理解成关系型事务的begin
• • exec：可以理解为关系型事务的commit
• • discard：可以理解为关系型事务的rollback
• 事务的特征：
• • 一起生：开启事务，加入队列，一起执行，并成功
• • 一起死：放弃之前的操作，回复到原来的值
    
• • 一句报错，全部取消，回复称原来的值
    
• • 追究责任，谁的错找谁
    

事务的监控（watch）

• 语法结构：watch key，key为输入数据的时候，设置的键
• 补充：unwatch，取消watch命令对所有key的操作，需要在exec之前执行
• • 因为一旦执行了exec或者DISCARD命令，之前添加的监控就会失效
• 在执行事务之前，使用并发的方式修改了监控in的数据（另外一个窗口，也可以理解为线程）
• 再去执行事务的时候，会打断事务的执行，导致执行失败
• 整个过程相当于乐观锁，
• • 多线程操作数据的时候，在事务提交时，如果watch监控的多个KEY中任何KEY的值已经被其他客户端更改，则使用EXEC执行事务时，事务队列将不会被执行
• • 同时返回Nullmulti-bulk应答以通知调用者事务执行失败。
    

事务的订阅

• 进程之间的一种通信模式，发送者发送消息，订阅者接受消息
• 订阅一个或者多个频道
• 效果：订阅某个频道或者作者之后，频道或作者下每新增一篇文章，订阅者都会收到通知
• 语法结构：subscribe key1 key2 key3……
  

主从复制

• 是redis的集群策略
• 配从（库）不配主（库）：小弟可以选择大风歌，但是大哥没有权限选择小弟
• 读写分离：主机写，从机读

一主二仆

• 1.准备三台服务器，并修改redis.conf
• • 三台全部修改，配置文件的含义是，允许哪台机器访问
• 设置代码如下：

vim  /opt/redis-5.0.4/redis.conf
#然后搜索bind
/bind
#修改服务器地址为0.0.0.0，如下图

• 2.启动三台redis，并查看每台机器的角色，都是master
• • 在三台服务器上启动redis，使用info replication查看角色，截图如下：
    
• 3.测试开始
• • 首先，将三台机器都清空，第一台添加值，例如：mset k1 v1 k2 v2
• • 其余两台机器，复制，使用命令：slaveof ip 端口号
• • 第一台机器再添加值，例如：mset k1 v1 k2 v2
• 命令示例图如下：
  
• 复制数据之后，主机和从机再次查看角色时，他的信息如下：
  
• 复制之后：
• • 从机可自动从主机中复制主机中获取复制之前存储的数据
• • 主机存储数据之后，从机也可立刻同步
• • 从机不可写入数据，只能读取数据，这就是读写分离
• • 主机shutdown，从机仍是slave且可使用，但是查看角色的时候，显示主机下线
• • 主机重启，从机仍然slave，查看角色时显示主机已在线
• • 从机死了，主机仍是master，小弟少了一个
• • 从机死了之后归来，主机和没有问题的从机没有变化，但归来的从机会自立门户，其身份变成了master，不和原来的集群在一起

主机的血脉相传

• 一个主机里淋上可以有多个从几，但是这样的话，主机会很累
• 我们可以使用java面向对象继承中的传递性来解决这个问题，减轻主机的负担
• 我们可以将其他的redis服务器加在从机上，形成树形结构，他就会复制从机的数据
• 例如下图：
  
• 关联之后，主机输入数据，从机1复制主机的数据，从机2复制从机1的数据

谋权篡位

• 1个主机，2个主机的跟随从机，如果主机挂掉了；
• • 只能从从机中选择一个当主机，剩余的从机跟随新主机
• 手动将从机变为主机 slaveof no one
• • 手动将另外一台主机的跟随变为新主机
    
• 如果原本的主机重新启动，那么原本挂掉的主机就没有小弟了，只是身份是主机而已

redis复制的原理

• slave启动并成功链接到master之后，发挥送一个sync（同步）命令；

• master接收到命令之后，会启动后台存盘进程，同时会搜集所有修改的命令集，待在后台执行完毕之后，master会一次性将这个数据文件传送给slave，以完成后一次同步

• 完成了上面的步骤之后，就完成了从服务器数据初始化的全部行为，从服务器此时可以接受来自用户的请求
  

• 全量复制：slave接收到数据文件之后，存盘并姐在到内存中

• 增量复制：master将搜集到修改命令依次传给slave，完全同步

• 但是，只要是重新链接master，一次性（全量复制）同步将自动执行

• redis朱总同步策略：

• • 总从刚刚链接的时候，进行全量同步
• • 全同步结束之后，进行增量同步
• • 当然，如果需要，slave在任何时候都可以发起全量同步
• • redis的策略是：首先会尝试进行增量同步，如果不成功，要求从机进行全量同步

哨兵模式

• 自动版的篡权夺位
• 场景：有个哨兵在巡逻，突然发现老大挂了，小弟们自动投票，从中小弟中选出新的老大
• Sentinel是Redis的高可用性解决方案：
• • 由一个或者多个Sentinel实例组成的Sentinel系统可以监听任意多个主服务器以及所有的从服务器
• • 并且在被监视的主服务器进入下线状态时，自动将下线主服务器的树下的某个从服务器升级为新的主服务器
• • 然后由新的主服务器代替已下线的主服务器继续处理命令请求
• 设置方法：
• • 三台服务器，1主2从
• • 每台服务器中创建一个配置文件：sentinel.conf，名字绝不能错；编辑sentinel.conf

#sentinel monitor 被监控主机名（自定义） ip 端口号 票数
sentinel monitor redis141 192.168.204.141 6479  1 
# 讲着计划写入sentinel.conf文件中即可

• • 启动服务的顺序 主redis ——从redis ——Sentinel1/2/3
• • 启动命令是：redis- sentinel sentinel.conf
• 主机shutdown，从机进行激烈的投票
• 查看最后权利的分配
  
• 如果之前挂掉的主机重启的话：
• • 自己成为了master和新主机平起平坐
• • 过了几秒后，Sentinel会进行身份 转换，变为从机
• 这种方式的缺点：
• • 由于所有的写操作都是在master上进行的
• • 然后同步到slave上，因此两台机器之间的信号会有延迟
• • 当系统很繁忙的时候，延迟问题会加重
• • slave机器数量增加，问题也会加重