一、初识Redis

• Redis风靡各大IT互联网公司分布式高并发系统。
• 在大数据和移动互联网的时代，应对高并发、低延时的大型系统， Redis基本是标配组件。
• 如何保证项目的高并发、低延时的技 术挑战，相应的互联网技术也随之发生了重大变革，NoSQL技术得到了蓬勃 的发展。
• Redis作为基于键值对的NoSQL数据库，具有高性能、丰富的数据结 构、持久化、高可用、分布式等特性，同时Redis本身非常稳定，已经得到 业界的广泛认可和使用。

1.1 了解Redis

• 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。

• Redis会将所有数据都存放在内存 中，所以它的读写性能非常惊人。

• 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。

1.2 Redis特性

• 速度快:
  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。
  Redis的所有数据都是存放在内存中的，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。
  Redis使用了单线程架构，预防了多线程可能产生的竞争问题。

**谷歌公司给出的各层级硬件执行速度**

层级	速度
Ll cache reference	0.5ns
Branch mispredict	5ns
L2 cache reference	7ns
Mutex lock/unlock	25ns
Main memory reference	100ns
Compress 1K bytes with Zippy	3 000ns
Send 2K bytes over 1 Gbps network	20 000ns
Read 1 MB sequentially from Memory	250 000ns
Round trip within same datacenter	500 000ns
Disk seek	10 000 000ns
Read 1 MB sequentially from disk	20 000 000ns
Send packet CA->Netherlands->CA	150 000 000ns

• 基于键值对的数据结构服务器:
  1、Redis的全称是: Remote Dictionary Server
  2、Redis主要提供了5种数据结构：字符串、哈希、列表、集合、有序集合，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版本中加入有关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
  1、提供了键过期功能，可以用来实现缓存。
  2、提供了发布订阅功能，可以用来实现消息系统。
  3、支持Lua脚本功能，可以利用Lua创造出新的Redis命令。
  4、提供了简单的事务功能，能在一定程度上保证事务特性。
  5、提供了流水线（Pipeline）功能，这样客户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
  1、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。
  2、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，而且也使得客户端开发变得简单。

• 客户端语言多
  1、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，例如Java、PHP、Python、C、C++、Nodejs等

• 持久化
  1、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。
  

• 主从复制
  1、Redis提供了复制功能，实现了多个相同数据的Redis副本，复制功能是分布式Redis的基础。
  

• 高可用和分布式
  1、Redis从2.8版本正式提供了高可用实现 Redis Sentinel，它能够保证Redis 节点的故障发现和故障自动转移。
  2、Redis从3.0版本正式提供了分布式实现 Redis Cluster，它是Redis真正的分布式实现，提供了高可用、读写和容量的扩展性。

1.3 Redis使用场景

• 缓存：缓存机制几乎在所有的大型网站都有使用，合理地使用缓存不仅可以加快数据的访问速度，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。

• 排行榜系统：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 和有序集合数据结构，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：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：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适合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。

Redis不适合场景

• 站在数据规模和数据冷热的角度来进行分析。
  1、站在数据规模的角度看，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户行为数据，使用Redis来存储的话，基本上是个无底洞，经济成本相当的高。
  2、站在数据冷热的角度看，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。单纯站在数据冷 热的角度上看，视频信息属于热数据，用户观看记录属于冷数据。如果将这些冷数据放在Redis中，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。

1.4 用好Redis的建议

• 很多使用Redis的开发者认为只要会用API开发相应的功能就可以，更有 甚者认为Redis就是get、set、del，不需要知道Redis的原理。

• 如果不了解Redis的单线程模型，有些开发者会在有 上千万个键的Redis上执行keys*操作，如果不了解持久化的相关原理，会在一个写操作量很大的Redis上配置自动保存RDB。

1.5 正确安装并启动Redis

在Linux上安装Redis

源码方式进行安装Redis：

• 1）下载Redis指定版本的源码压缩包到当前目录。
• 2）解压缩Redis源码压缩包。
• 3）建立一个redis目录的软连接，指向redis-3.0.7。
• 4）进入redis目录。
• 5）编译（编译之前确保操作系统已经安装gcc）。
• 6）安装。

wget http://download.redis.io/releases/redis-3.0.7.tar.gz
tar xzf redis-3.0.7.tar.gz
ln -s redis-3.0.7 redis
cd redis
make
make install

• 第一，第3步中建立了一个redis目录的软链接，这样做是为了不把redis目录固定在指定版本上，有利于Redis未来版本升级，算是安装软件的一种好习惯。
• 第二，第6步中的安装是将Redis的相关运行文件放到/usr/local/bin/下，这样就可以在任意目录下执行Redis的命令。例如安装后，可以在任何目录执行 redis-cli–v 查看Redis的版本。

在Windows上安装Redis

Redis的官方并不支持微软的Windows操作系统，但是Redis作为一款优秀的开源技术吸引到了微软公司的注意，微软公司的开源技术组在GitHub上维护一个Redis的分支：https://github.com/MSOpenTech/redis

配置、启动、操作、关闭Redis

Redis安装之后，src 和 /usr/local/bin目录下多了几个以redis开头可执行文件，我们称之为Redis Shell，这些可执行文件可以做很多事情，例如可以启动和停止Redis、可以检测和修复Redis的持久化文件，还可以检测Redis的性能。

**Redis可执行文件说明**

可执行文件	作用
redis-server	启动Redis
redis-cli	Redis命令行客户端
redis-benchmark	Redis基准测试工具
redis-check-aof	Redis AOF持久化文件检测和修复工具
redis-check-dump	Redis RDB持久化文件检测和修复工具
redis-sentinel	启动Redis Sentinel

1)、启动Redis

有三种方法启动Redis：默认配置、运行配置、配置文件启动。

• 默认配置：这种方法会使用Redis的默认配置来启动。
  [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-kqeuvxew-1667732591013)(https://www.showdoc.com.cn/server/api/attachment/visitFile?sign=ac33ece95501aeea98895b6897faf5ad&file=file.png)]

• 运行配置：redis-server加上要修改配置名和值（可以是多对），没有设置的配置将使用默认配置：
  redis-server --configKey1 configValue1 --configKey2 configValue2
redis-server --port 6380

• 配置文件启动：将配置写到指定文件里，例如我们将配置写到了/opt/redis/redis.conf中，那么只需要执行如下命令即可启动Redis：
  redis-server /opt/redis/redis.conf
  Redis有60多个配置，这里只给出一些重要的配置:

配置名	配置说明
port	端口
logfile	日志文件
dir	Redis工作目录(存放持久化文件和日志文件）
daemonize	是否以守护进程的方式启动Redis

2)、Redis命令行客户端

redis-cli可以使用两种方式连接Redis服务器:

• 第一种是交互式方式：通过 redis-cli -h {host} -p {port}的方式连接到Redis服务，之后所有的操作都是通过交互的方式实现，不需要再执行redis-cli了。

redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379
127.0.0.1:6379> set hello world
OK
127.0.0.1:6379> get hello
"world"

• 第二种是命令方式：用 redis-cli -h {host} -p {port} {command} 就可以直接得到命令的返回结果

redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 get hello
"world"

• 如果没有-h参数，那么默认连接 127.0.0.1 ；如果没有-p，那么默认6379端口，也就是说如果-h和-p都没写就是连接 127.0.0.1:6379这个Redis实例。

3)、停止Redis服务

Redis提供了shutdown命令来停止Redis服务，例如要停掉 127.0.0.1上 6379端口上的Redis服务，可以执行如下操作: redis-cli shutdown

• Redis的日志输出如下：

# User requested shutdown... #客户端发出的shutdown命令
* Saving the final RDB snapshot before exiting.
# 保存RDB持久化文件(有关Redis持久化的特性在1.2节已经进行了简单的介绍，RDB是Redis的一种持久化方式)
* DB saved on disk #将RDB文件保存在磁盘上
# Redis is now ready to exit, bye bye... #关闭

当使用redis-cli再次连接该Redis服务时，看到Redis已经"失联":

$ redis-cli
Could not connect to Redis at 127.0.0.1:6379: Connection refused

【注意】

• 1）Redis关闭的过程：断开与客户端的连接、持久化文件生成，是一种相对优雅的关闭方式。
• 2）除了可以通过shutdown命令关闭Redis服务以外，还可以通过kill进程号的方式关闭掉Redis，但是不要粗暴地使用kill-9强制杀死Redis服务，不但不会做持久化操作，还会造成缓冲区等资源不能被优雅关闭，极端情况会造成AOF和复制丢失数据的情况。
• 3）shutdown还有一个参数，代表是否在关闭Redis前，生成持久化文件：redis-cli shutdown nosave|save

1.6 Redis重大版本

• Redis借鉴了Linux操作系统对于版本号的命名规则：版本号第二位如果是奇数，则为非稳定版本（例如2.7、2.9、3.1），如果是偶数，则为稳定版本（例如2.6、2.8、3.0、3.2）。当前奇数版本就是下一个稳定版本的开发版本，例如2.9版本是3.0版本的开发版本。

• Redis3.0最大的改动就是添加Redis的分布式实现Redis Cluster，填补了Redis官方没有分布式实现的空白。