day01 Redis

第一章非关系型数据库的简介

第一节技术发展线路

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第二节互联网发展所面临的问题

1. Web1.0 时代

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2. Web2.0时代

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3. 互联网三高问题

3.1 高并发、大流量

大型网站系统需要面对高并发(QPS)用户，大流量访问。Google日均PV数35亿，日均IP访问数3亿；腾讯QQ的最大在线用户数1.4亿（2011年数据）；微信用户量已超11亿；2019年天猫双十一交易额突破2500亿。

3.2 高可用

系统7×24小时不间断服务。大型互联网站的宕机事件通常会成为新闻焦点，微博宕机、B站挂了、腾讯视频挂了，成为重大新闻热点。

3.3 海量数据

需要存储、管理海量数据，需要使用大量服务器。Facebook每周上传的照片数目接近10亿，百度收录的网页数目有数百亿，Google有近百万台服务器为全球用户提供服务。

第三节解决上述问题的思路

1. 解决CPU和内存压力问题

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2. 解决IO压力问题

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第四节非关系型数据库的概念

NoSQL是Not only SQL的缩写，大意为“不只是SQL”，说明这项技术是传统关系型数据库的补充而非替代。在整个NoSQL技术栈中MemCache、Redis、MongoDB被称为三剑客。那么Web2.0时代为什么需要NoSQL数据库呢？

我们来做个对比：

1. 关系型数据库和非关系型数据库的对比

对比项	关系型数据库	非关系型数据库
数据存储位置	硬盘	内存
数据结构	高度组织化结构化数据	没有预定义的模式
数据操作方式	SQL	所有数据都是键值对，没有声明性查询语言
事务控制	严格的基于事务ACID原则	基于乐观锁的松散事务控制
访问控制	细粒度的用户访问权限控制	简单的基于IP绑定或密码的访问控制
外键	支持	不支持
索引	支持	不支持

所以NoSQL数据库的最大优势体现为：高性能(速度快、效率高)、高可用性(非关系型数据库可以更好地搭建高可用集群)和可伸缩性(灵活)。

2. 非关系型数据库的适用场景

对数据高并发的读写
海量数据的读写
对数据高可扩展性的

3. 非关系型数据库不适用的场景

需要事务支持
基于sql的结构化查询存储，处理复杂的关系,需要多表查询。

第二章 Redis的简介

第一节 Redis的官方介绍

中文官网介绍: Redis是一个开源（BSD许可）的，内存中的数据结构存储系统，它可以用作数据库、缓存和消息中间件。它支持多种类型的数据结构，如字符串（strings），散列（hashes），列表（lists），集合（sets），有序集合（sorted sets）与范围查询，bitmaps，hyperloglogs和地理空间（geospatial）索引半径查询。 Redis 内置了复制（replication），LUA脚本（Lua scripting）， LRU驱动事件（LRU eviction），事务（transactions）和不同级别的磁盘持久化（persistence），并通过Redis哨兵（Sentinel）和自动分区（Cluster）提供高可用性（high availability）。

下面是几点补充：

Redis的名字是Remote Dictionary Server的缩写。
开发语言是ANSI C。
支持多种不同语言的客户端。
官方给出的性能参考（在并发量50的情况下）：
- GET: 110000/s:读的速度每秒11万次
- SET: 81000/s: 写的速度每秒8万次

中文官网http://www.redis.cn
英文官网http://redis.io

Redis命令参考文档网址：http://redisdoc.com

第二节 Redis的应用场景

1. 配合关系型数据库做高速缓存

使用Redis可以建立性能非常出色的缓存服务器，查询请求先在Redis中查找所需要的数据，如果能够查询到（命中）则直接返回，大大减轻关系型数据库的压力。例如: 高频次，热门访问，并且不会经常变化的数据，降低数据库IO

2. 数据临时存储位置

使用token（令牌）作为用户登录系统时的身份标识，这个token就可以在Redis中临时存储。

3. 作为分布式环境下解决Session不一致问题时的Session库

Spring提供了一种技术解决分布式环境下Session不一致问题，叫SpringSession。而Redis就可以为SpringSession提供一个数据存储空间。

4. 多样的数据结构存储持久化数据

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第三章安装Redis

第一节安装Linux版本的Redis

1. 具体安装步骤

1.1 上传redis压缩包

使用xftp将redis压缩包上传到虚拟机的/usr/local目录中
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上传完之后建议拍个快照，以防安装出错

1.2 安装c语言编译环境

因为是Redis是c语言开发的，所以要运行redis必须有c语言编译环境

yum install gcc-c++ -y
# 安装GCC环境，中间有确认的话，一律选y (yes)
# 注意：使用yum命令安装软件，需要联网

1.3 解压redis

进入/usr/local目录: cd /usr/local
解压: tar -xvf redis-5.0.13.tar.gz

1.4 重命名文件夹

将 redis-5.0.13重命名成redis

mv redis-5.0.13 redis

1.5 编译安装

进入redis目录:cd redis/
编译redis:make
指定安装路径并且安装: make PREFIX=/usr/local/redis install，安装好之后/usr/local/redis目录中会多出来一个bin目录

2. redis的配置和启动

2.1 修改配置文件

将/usr/local/redis/redis.conf配置文件拷贝到/usr/local/redis/bin目录中

cp /usr/local/redis/redis.conf /usr/local/redis/bin

mkdir /var/logs

使用vim编辑器修改bin目录中的redis.conf文件,修改如下三项

vim /usr/local/redis/bin/redis.conf

配置项名称	作用	取值
daemonize	控制是否以守护进程形式运行Redis服务器	yes
logfile	指定日志文件位置	“/var/logs/redis.log”
dir	Redis工作目录	/usr/local/redis

2.2 后台启动redis服务器

进入redis的bin目录: cd /usr/local/redis/bin
让redis根据配置文件启动: ./redis-server ./redis.conf

2.3 启动redis客户端连接服务器

./redis-cli,然后执行ping命令，如果能连接上，代表redis安装成功，并且redis服务器启动成功

第二节 Windows版本Redis的安装(不建议使用)

Redis官方没有开发支持Windows的版本，但是，Microsoft开发技术小组开发和维护了Redis的Windows版本(只能使用在64位的电脑上)

1. 具体安装步骤

1.1 软件所在位置

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任选一个版本均可，建议选最高的

1.2 开始安装

双击msi文件
直接点击下一步
同意协议
设置安装路径
端口号为6379不变
设置最大内存空间限制
开始安装
安装之后的目录结构

2. 启动Redis服务

redis安装之后是Windows中的服务,采用启动和关闭服务的方式对其进行启动和关闭即可
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3. Windows版本客户端连接Redis

双击redis安装路径中的redis-cli.exe即可打开redis的客户端，然后连接到redis服务

4. 安装Redis可视化客户端

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但是Windows中的Redis可视化客户端默认无法与Linux中的Redis服务器连接，需要修改Linux中的Redis服务器的配置: 在redis.conf配置文件中在bind的值的后面加上虚拟机的IP地址(在后面将Jedis的时候会讲到)，并且要确保Linux的防火墙放行了"6379"端口，或者防火墙关闭了

例如:原本的是
bind 127.0.0.1
现在改成
bind 127.0.0.1 192.168.25.128

改完之后要重启redis:

方案一(野蛮方式):

先找到redis服务的进程id
ps -ef | grep redis
然后根据进程id杀死进程
kill -9 进程id

方案二(优雅方式):

在redis客户端中执行shutdown命令

第三章 Redis常用数据结构

第一节 Redis总体结构

Redis中的数据，总体上是键值对，不同数据类型指的是键值对中值的类型。其中value支持8种数据类型

数据类型	应用场景
string	分布式Session存储分布式数据库ID 计数器：统计网站访问量
hash	存储对象信息（购物车中的商品信息）存储表的信息
list	实现队列、栈操作汇总日志粉丝列表关注的人列表
set	签到打卡点赞
zset	排行榜百度热点搜索
geospatial	获取地理位置信息两地之间的距离
hyperloglogs	基数统计
bitmaps	统计用户访问次数

第二节八种数据类型的简介

1. string 类型

Redis中最基本的类型，它是key对应的一个单一值。二进制安全，不必担心由于编码等问题导致二进制数据变化。所以redis的string可以包含任何数据，比如jpg图片或者序列化的对象。Redis中一个字符串值的最大容量是512M。

2. list类型

Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）。它的底层是双向链表，所以它操作时头尾效率高，中间效率低（额外花费查找插入位置的时间）。

在Redis中list类型是按照插入顺序排序的字符串链表。和数据结构中的普通链表一样，我们可以在其头部(left)和尾部(right)添加新的元素。在插入时，如果该键并不存在，Redis将为该键创建一个新的链表。与此相反，如果链表中所有的元素均被移除，那么该键也将会被从数据库中删除。List中可以包含的最大元素数量是2^32-1个。

list是一个有序可以重复的数据类型。

3. set类型

Redis的set是string类型的无序集合。它是基于哈希表实现的。set类型插入数据时会自动去重。最大可以包含2^32-1个元素。
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4. hash类型

本身就是一个键值对集合。可以当做Java中的Map<String,String>对待。每一个hash可以存储2^32-1个键值对。
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5. zset类型

Redis zset 和 set 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。zset的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。
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6. Geospatial

Redis 在 3.2 推出 Geo 类型，该功能可以推算出地理位置信息，两地之间的距离。
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7. HyperLogLogs

用于大数据量基数统计，速度非常快，占用内存非常小。每个HyperLogLog键只需要花费12KB内存，就可以计算接近 2^64个不同元素的基数。比如计算网站UV（User view，用户访问数量，一个用户一天访问同一个URL地址多次合并为一次）。

8. bitmap

直接对string的二进制位进行操作的一组命令

第四章 Redis命令行操作

第一节基本操作命令

1. 切换数据库

Redis默认有16个数据库,默认情况下使用的是第一个数据库，我们使用select进行切换，数据库索引从0开始

2. 查看数据库长度

数据库长度就是这个数据库中存储了多少条数据，使用dbsize可以查看数据库长度

3. 清空数据库

3.1 清空当前数据库

flushdb

3.2 清空所有数据库

flushall

第二节 KEY操作

1. KEY的命名规范

在实际操作中对于Key的定义大家注意下面几点：

Key不要太长，超过1024字节将消耗过多内存，降低查询效率。尽管Redis支持的Key最大长度为512MB。
Key仍然要做到见名知意。
在同一个项目中遵循同一个命名规范，习惯上多个单词用“:”分开。例如：“user:token:session:id”
Redis命令不区分大小写，Key区分大小写

2. KEY操作相关命令

命令	描述
KEYS PATTERN	把匹配PATTERN的key返回。PATTERN中可以使用“*”匹配多个字符，使用“?”匹配单个字符
TYPE KEY	返回KEY对应的值的类型
MOVE KEY DB	把一组键值对数据移动到另一个数据库中
DEL KEY [KEY …] [重点]	根据KEY进行删除，至少要指定一个KEY
EXISTS KEY [KEY …]	检查指定的KEY是否存在。指定一个KEY时，存在返回1，不存在返回0。可以指定多个，返回存在的KEY的数量。
RENAME KEY NEWKEY	重命名一个KEY，NEWKEY不管是否是已经存在的都会执行，如果NEWKEY已经存在则会被覆盖。
RENAMENX KEY NEWKEY	只有在NEWKEY不存在时能够执行成功，否则失败
TTL KEY	以秒为单位查看KEY还能存在多长时间正数：剩余的存活时间（单位：秒） -1：永不过期 -2：不存在的Key
EXPIRE KEY SECONDS [重点]	给一个KEY设置在SECONDS秒后过期，过期会被Redis移除。
PERSIST KEY	移除过期时间，变成永久key

第三节 string操作

命令	描述
SET key value(重点)	设置指定 key 的值
GET key(重点)	获取指定 key 的值
APPEND KEY VALUE	把指定的value追加到KEY对应的原来的值后面，返回值是追加后字符串长度
GETSET key value	将给定 key 的值设为 value ，并返回 key 的旧值(old value)。
GETRANGE KEY START END	从字符串中取指定的一段，索引从0开始 START是开始取值的索引 END是结束取值的索引
SETRANGE KEY OFFSET VALUE	跳过offset个字符，然后使用Value替换等长度的内容
STRLEN KEY	直接返回字符串长度
SETEX key seconds value(重点)	将值 value 关联到 key ，并将 key 的过期时间设为 seconds (以秒为单位)。
SETNX key value(重点)	只有在 key 不存在时设置 key 的值。
INCR key(重点)	将 key 中储存的数字值增一。
INCRBY key increment	将 key 所储存的值加上给定的增量值（increment）。
DECR key	将 key 中储存的数字值减一。
DECRBY key decrement	key 所储存的值减去给定的减量值（decrement）。
MSET KEY VALUE [KEY VALUE …]	一次性设置一组多个键值对
MGET KEY [KEY …]	一次性指定多个KEY，返回它们对应的值，没有值的KEY返回值是(nil
MSETNX KEY VALUE [KEY VALUE …	一次性新建多个值

第四节 list操作

命令	命令描述
LPUSH key value [value …] 重点	将一个或多个值插入到列表头部(左边)
LPUSHX key value…	只能针对存在的list执行LPUSH
RPUSH key value [value …] 重点	在列表中添加一个或多个值(右边)
LRANGE key start stop	根据list集合的索引打印元素数据正着数：0,1,2,3,… 倒着数：-1,-2,-3,…
LPOP key 重点	左边弹出一个相当于移除第一个
RPOP key 重点	右边弹出一个相当于移除最后一个
LLEN key	返回指定key所对应的list中元素个数
LINDEX key index	通过索引获取列表中的元素
LINSERT key BEFORE\| AFTER pivot value	在pivot指定的值前面或后面插入value 如果pivot值有重复的，那么就从左往右数，以第一个遇到的pivot为基准 BEFORE表示放在pivot前面 AFTER表示放在pivot后面
RPOPLPUSH source destination	从source中RPOP一个元素，LPUSH到destination中
LREM key count value	根据count指定的数量从key对应的list中删除value 具体执行时从左往右删除，遇到一个删一个，知道删除掉count个为止，如果整个列表中没有count个要删除的元素，就删完为止
LSET key index value	把指定索引位置的元素替换为另一个值
LTRIM key start stop	仅保留指定区间的数据，两边的数据被删除

第五节 set操作

命令	命令描述
SADD key member [member …] 重点	给key指定的set集合中存入数据，set会自动去重
SREM key member [member …] 重点	从集合中删除元素
SMEMBERS key	返回可以指定的set集合中所有的元素
SCARD key	返回集合中元素的数量
SISMEMBER key member	检查当前指定member是否是集合中的元素返回1：表示是集合中的元素返回0：表示不是集合中的元素
SPOP key	移除并返回集合中的一个随机元素
SDIFF key [key …] 重点	将指定的集合执行“差集”操作集合A：a,b,c 集合B：b,c,d A对B执行diff：a 相当于：A-交集部分
SDIFFSTORE destination key [key …]	取差集后存入destination这个集合
SUNION key [key …]重点	将指定的集合执行“并集”操作集合A：a,b,c 集合B：b,c,d 并集：a,b,c,d
SUNIONSTORE destination key [key …]	取并集后存入destination这个集合
SINTER key [key …]重点	将指定的集合进行“交集”操作集合A：a,b,c 集合B：b,c,d 交集：b,c
SINTERSTORE destination key [key …]	取交集后存入destination这个集合
SMOVE source destination member	把member从source移动到destination

第六节 Hash操作

命令	命令描述
HSET key field value	将哈希表 key 中的字段 field 的值设为 value
HMSET key field value [field value …] 重点	同时将多个 field-value (字段-值)对设置到哈希表 key 中
HGET key field	获取存储在哈希表中指定字段的值
HMGET key field [field …] 重点	获取多个给定字段的值
HDEL key field [field …]	删除一个或多个哈希表字段
HLEN key	获取哈希表中字段的数量
HGETALL key 重点	获取在哈希表中指定 key 的所有字段和值
HKEYS key	获取所有哈希表中的字段
HVALS key	获取哈希表中所有值
HEXISTS key field	判断是否存在某个字段

第七节 zset(sorted set)操作

命令	命令描述
ZADD key score member [score member …] 重点	增加元素
ZSCORE key member	获取元素的分数
ZREM key member [member …]	删除元素
ZCARD key	获得集合中元素的数量
ZRANGE key start stop[WITHSCORES] 重点	获得排名在某个范围的元素列表
ZREVRANGE key start stop 重点	按照分数从高到低排序
ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count] 重点	在分数的指定区间内返回数据 min参数可以通过 -inf 表示负无穷 max参数可以通过 +inf 表示正无穷
ZRANK key member	先对分数进行升序排序，返回member的排名。排名从0开始

第八节 Geospatial(了解)

查询经纬度数据的网址：http://www.jsons.cn/lngcode

1. 添加地理位置

GEOADD key longitude latitude member [longitude latitude member ...]

规则：

1.取值范围

有效的经度从 -180 度到 180 度。

有效的纬度从 -85.05112878 度到 85.05112878 度。

当坐标位置超出指定范围时，该命令将会返回一个错误。

2.已经添加的数据，是无法再次往里面添加的。

例子:

GEOADD china:city 114.085947 22.547 shenzhen 
GEOADD china:city 113.280637 23.125178 guangzhou

2. 查询已添加的地理位置

Geo类型在Redis内部其实是使用zset类型存储的，所以可以使用zset的命令进行常规操作

ZRANGE china:city 0 -1 
ZRANGE china:city 0 -1 WITHSCORES

3. 删除已添加的地理位置

ZREM china:city guangzhou

4. 获取指定地区的坐标值

GEOPOS china:city shenzhen

5. 计算两地之间的直线距离

GEODIST china:city guangzhou shenzhen km

单位：

m 表示单位为米[默认值]。

km 表示单位为千米。

mi 表示单位为英里。

ft 表示单位为英尺。

如果用户没有显式地指定单位参数，那么 GEODIST 默认使用米作为单位。

6. 以给定坐标为中心，在指定半径内查找元素

GEORADIUS china:city 110 20 1000 km WITHCOORD WITHDIST

WITHCOORD表示显示经纬度

WITHDIST表示显示到中心的距离

7. 在指定元素周围查找其他元素

GEORADIUSBYMEMBER china:city shenzhen 300 km WITHCOORD WITHDIST

第九节 HyperLogLogs(了解)

1. 基数概念

一个集合中不重复元素的个数。例如：集合{1,2,5,1,7,2,5}中元素个数是7，但是基数是4。而hyperloglogs的主要功能就是进行基数统计。

2. 常用命令

2.1 添加

PFADD user:access:1 tom jerry andy jim andy jerry tom
PFADD user:access:2 andy jerry tom bob kate
PFADD user:access:3 mary harry tom jerry

2.2 统计

PFCOUNT user:access:1 user:access:2 user:access:3

2.3 合并

PFMERGE user:access:merge user:access:1 user:access:2 user:access:3

第十节 bitmap位图(了解)

直接对数据的二进制位进行操作：

setbit设置指定比特位
getbit获取指定比特位
bitcount统计所有比特位中1的数量

set a hello
GETBIT a 0
GETBIT a 1
GETBIT a 2
GETBIT a 3
GETBIT a 4
GETBIT a 5
SETBIT a 5 1
get a
BITCOUNT a

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第一章 非关系型数据库的简介

第一节 技术发展线路

第二节 互联网发展所面临的问题

1. Web1.0 时代

2. Web2.0时代

3. 互联网三高问题

3.1 高并发、大流量

3.2 高可用

3.3 海量数据

第三节 解决上述问题的思路

1. 解决CPU和内存压力问题

2. 解决IO压力问题

第四节 非关系型数据库的概念

1. 关系型数据库和非关系型数据库的对比

2. 非关系型数据库的适用场景

3. 非关系型数据库不适用的场景

第二章 Redis的简介

第一节 Redis的官方介绍

第二节 Redis的应用场景

1. 配合关系型数据库做高速缓存

2. 数据临时存储位置

3. 作为分布式环境下解决Session不一致问题时的Session库

4. 多样的数据结构存储持久化数据

第三章 安装Redis

第一节 安装Linux版本的Redis

1. 具体安装步骤

1.1 上传redis压缩包

1.2 安装c语言编译环境

1.3 解压redis

1.4 重命名文件夹

1.5 编译安装

2. redis的配置和启动

2.1 修改配置文件

2.2 后台启动redis服务器

2.3 启动redis客户端连接服务器

第二节 Windows版本Redis的安装(不建议使用)

1. 具体安装步骤

1.1 软件所在位置

1.2 开始安装

2. 启动Redis服务

3. Windows版本客户端连接Redis

4. 安装Redis可视化客户端

第三章 Redis常用数据结构

第一节 Redis总体结构

第二节 八种数据类型的简介

1. string 类型

2. list类型

3. set类型

4. hash类型

5. zset类型

6. Geospatial

7. HyperLogLogs

8. bitmap

第四章 Redis命令行操作

第一节 基本操作命令

1. 切换数据库

2. 查看数据库长度

3. 清空数据库

3.1 清空当前数据库

3.2 清空所有数据库

第二节 KEY操作

1. KEY的命名规范

2. KEY操作相关命令

第三节 string操作

第四节 list操作

第五节 set操作

第六节 Hash操作

第七节 zset(sorted set)操作

第八节 Geospatial(了解)

1. 添加地理位置

2. 查询已添加的地理位置

3. 删除已添加的地理位置

4. 获取指定地区的坐标值

5. 计算两地之间的直线距离

6. 以给定坐标为中心，在指定半径内查找元素

7. 在指定元素周围查找其他元素

第九节 HyperLogLogs(了解)

1. 基数概念

第一章非关系型数据库的简介

第一节技术发展线路

第二节互联网发展所面临的问题

第三节解决上述问题的思路

第四节非关系型数据库的概念

第三章安装Redis

第一节安装Linux版本的Redis

第二节八种数据类型的简介

第一节基本操作命令