前言
一、关系型数据库与非关系型数据库
- 1. 关系型数据库
- 2. 非关系型数据库
- 3. 关系型数据库和非关系型数据库区别
- 4. 非关系型数据库产生背景
- 小结：
二、Redis简介
- 1. 单进程快速的原因：
- 2.epoll 机制优势：
三、Redis 具有以下几个优点
四、redis部署
- Redis 命令工具
- redis-cli 命令行工具
- redis-benchmark 测试工具
- Redis 数据库常用命令
- Redis 多数据库常用命令

前言

Redis是一个开源（BSD许可），内存存储的数据结构服务器，可用作数据库，高速缓存和消息队列代理。它支持字符串、哈希表、列表、集合、有序集合，位图，hyperloglogs等数据类型。
内置复制、Lua脚本、LRU收回、事务以及不同级别磁盘持久化功能，同时通过RedisSentinel提供高可用，通过Redis Cluster提供自动分区。
Redis属于NoSQL类型数据，即非关系型数据库。

一、关系型数据库与非关系型数据库

1. 关系型数据库

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(mariadb)、SQL Server、Microsoft Access、DB2等。

2. 非关系型数据库

NoSQL (NoSQL=NotOnlySQL)，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。
主流的 NoSQL 数据库有Redis、 MongoDB、 Hbase、 Memcached、Postgresql等。

3. 关系型数据库和非关系型数据库区别

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。
  ① 关系型：依赖于关系模型E-R图，同时以二维表格式的方式存储数据
  ② 非关系型：除了以表格形式存储之外，通常会以大块的形式组合在一起进行存储数据
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个表，这都需要通过提高计算机性能来克服。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。
  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。
  ① 关系：纵向（天然表格式）
  ② 非关：横向（天然分布式）
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最佳选择。SQL数据库支持对事务(ACID)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 关系型：特别适合高事务性要求和需要控制执行计划的任务
  ② 非关系：此处会稍显弱势，其价值点在于高扩展性和大数据量处理方面

4. 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) HugeStorage--------------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

小结：

关系型数据库：
实例–>数据库–>表(table)–>记录行(row)、数据字段(column)——》存储数据
非关系型数据库：
实例–>数据库–>集合(collection) -->键值对(key-value)
workdir=/usr/local/mysql
非关系型数据库不需要手动建数据库和集合(表)。

二、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(支持存储在磁盘)，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
Redis服务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。
建议可以开2个进程
原因：
1、备份
2、抗高并发的同时尽量不给CPU造成太大的压力
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. 单进程快速的原因：

PS ：补充加深一点

使用 epoll（默认） + I/O多路复用机制
首先，Redis 是跑在单进程中的，所有的操作都是按照顺序线性执行的，但是由于读写操作等待用户输入或输出都是阻塞的，所以 I/O 操作在一般情况下往往不能直接返回，这会导致某一文件的 I/O 阻塞导致整个进程无法对其它客户提供服务，而 I/O 多路复用就是为了解决这个问题而出现的。

2.epoll 机制优势：

epoll 没有最大并发连接的限制，上限是最大可以打开文件的数目，这个数字一般远大于 2048, 一般来说这个数目和系统内存关系很大，具体数目可以 cat /proc/sys/fs/file-max 察看。
效率提升， Epoll 最大的优点就在于它只管你“活跃”的连接，而跟连接总数无关，因此在实际的网络环境中， Epoll 的效率就会远远高于 select 和 poll 。
内存拷贝， Epoll 在这点上使用了“共享内存 ”，这个内存拷贝也省略了
I/O多路复用就通过一种机制，可以监视多个描述符，一旦某个描述符就绪，能够通知程序进行相应的操作。

epoll模型所实现的I/O多路复用可以定义为如下：
socket 1 —>
socket 2 —> I/O多路复用程序 --》文件事件分派器（从队列中获取，再分发给对应处理器）–》命令处理、请求、连接应答等处理器
socket 3 —>
多个socket 会定义为一个fd文件描述符（每有一个新建、打开、修改等“事件”内核就会返回一个fd（可理解为索引）），在每个fd激活时，会进行内核中的回调函数
I/O多路复用程序会监听socket 活跃的链接，然后调用该socket （而此socket 文件句柄主要实现的是网络上的“ip+port+协议所标识的网络中的‘进程’”）可以简单理解为虚拟接口（抽象层）
本质而言就是使用一个线程来追踪多个socket（I/O流）的状态，来管理多个I/O
I/O复用：一个线程同时追踪、管理多个连接（原本默认情况下是一个线程对应一个连接）
回调：预先定义具体的执行过程（定义一个方法），等待调用，在一个线程给执行时，可以根据“触发器”“钩子” 完成回调，回调的目的
是提高处理性能和节省资源

三、Redis 具有以下几个优点

（redis 特性（与其他nosql对比））

具有极高的数据读写速度：数据读取的速度最高可达到 110000 次/s，数据写入速度最高可达到 81000 次/s。
支持丰富的数据类型：支持key-value、 Strings、Lists、 Hashes（散列值）、 Sets 及Ordered Sets 等数据类型操作。

ps:
string 字符串（可以为整形、浮点和字符型，统称为元素）
list 列表：（实现队列，元素不唯一，先入先出原则）
set 集合：（各不相同的元素）
hash hash散列值：（hash的key必须是唯一的）
set /ordered sets 集合/有序集合

支持数据的持久化：可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用。
原子性：Redis所有操作都是原子性的。
支持数据备份：即master-salve 模式的数据备份。

丰富的特性 – Redis还支持 publish（消息发布）/subscribe（订阅）, 通知, 设置key有效期等等特性。
Redis作为基于内存运行的数据库，缓存是其最常应用的场景之一。除此之外，Redis常见应用场景还包括获取最新N个数据的操作、排行榜类应用、计数器应用、存储关系、实时分析系统、日志记录。
支持key-value、 Strings、Lists、 Hashes（散列值）、 Sets 及Ordered Sets 等数据类型操作。

四、redis部署

1.Redis安装部署

//环境准备
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config

//修改内核参数
vim /etc/sysctl.conf
vm.overcommit_memory = 1
net.core.somaxconn = 2048

sysctl -p

//安装redis
yum install -y gcc gcc-c++ make
tar zxvf /opt/redis-7.0.9.tar.gz -C /opt/
cd /opt/redis-7.0.9
make
make PREFIX=/usr/local/redis install
#由于Redis源码包中直接提供了 Makefile 文件，所以在解压完软件包后，不用先执行 ./configure 进行配置，可直接执行 make 与 make install 命令进行安装。

#创建redis工作目录
mkdir /usr/local/redis/{conf,log,data}
cp /opt/redis-7.0.9/redis.conf /usr/local/redis/conf/
useradd -M -s /sbin/nologin redis
chown -R redis.redis /usr/local/redis/

#环境变量
vim /etc/profile 
PATH=$PATH:/usr/local/redis/bin		#增加一行
source /etc/profile

//修改配置文件
vim /usr/local/redis/conf/redis.conf
bind 127.0.0.1 192.168.60.12					#87行，添加 监听的主机地址
protected-mode no					#111行，将本机访问保护模式设置no。如果开启了，那么在没有设定bind ip且没有设密码的情况下，Redis只允许接受本机的响应
port 6379										#138行，Redis默认的监听6379端口
daemonize yes									#309行，设置为守护进程，后台启动
pidfile /usr/local/redis/log/redis_6379.pid		#341行，指定 PID 文件
logfile "/usr/local/redis/log/redis_6379.log"	#354行，指定日志文件
dir /usr/local/redis/data						#504行，指定持久化文件所在目录
requirepass abc123	

//定义systemd服务管理脚本
vim /usr/lib/systemd/system/redis-server.service
[Unit]
Description=Redis Server
After=network.target

[Service]
User=redis
Group=redis
Type=forking
TimeoutSec=0
PIDFile=/usr/local/redis/log/redis_6379.pid
ExecStart=/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis/conf/redis.conf
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID
PrivateTmp=true

[Install]
WantedBy=multi-user.target

#启动服务
systemctl start redis-server
systemctl enable redis-server

netstat -lntp | grep 6379

Redis 命令工具

redis-server：Redis 服务器启动命令
redis-benchmark：性能测试工具，用于检测 Redis 在本机的运行效率
redis-check-aof：修复有问题的 AOF 持久化文件
redis-check-rdb：修复有问题的 RDB 持久化文件
redis-cli：Redis 客户端命令行工具
redis-sentinel：Redis 哨兵集群使用

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

redis-cli -h 192.168.60.12 -p 6379 -a ‘abc123’
在这里插入图片描述

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。

#向 IP 地址为 192.168.60.12、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 192.168.60.12 -p 6379 -c 100 -n 100000 -a ‘abc123’

#测试存取大小为 100 字节的数据包的性能
redis-benchmark -h 192.168.60.12 -p 6379 -q -d 100 -a ‘abc123’

#测试本机上 Redis 服务在进行 set 与 lpush 操作时的性能
redis-benchmark -t set,lpush -n 100000 -q -a ‘abc123’
在这里插入图片描述

Redis 数据库常用命令

set：存放数据，命令格式为 set key value
get：获取数据，命令格式为 get key

在这里插入图片描述

# 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> 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

在这里插入图片描述

# 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

在这里插入图片描述

# del 命令可以删除当前数据库的指定 key。
127.0.0.1:6379> keys *
127.0.0.1:6379> del v5
127.0.0.1:6379> get v5

在这里插入图片描述

# type 命令可以获取 key 对应的 value 值类型。
127.0.0.1:6379> type v1
string

在这里插入图片描述

#expire 命令可以为给定的 key 设置过期时间
127.0.0.1:6379> expire k1 10		#设置 k1 键的过期时间为 10 秒

#ttl 命令可以查看 key 还有多少秒过期，-1表示永不过期，-2表示已过期
127.0.0.1:6379> ttl k1

在这里插入图片描述

# rename 命令是对已有 key 进行重命名。（覆盖）
命令格式：rename 源key 目标key
使用rename命令进行重命名时，无论目标key是否存在都进行重命名，且源key的值会覆盖目标key的值。在实际使用过程中，建议先用 exists 命令查看目标 key 是否存在，然后再决定是否执行 rename 命令，以避免覆盖重要数据。

在这里插入图片描述

# renamenx 命令的作用是对已有 key 进行重命名，并检测新名是否存在，如果目标 key 存在则不进行重命名。（不覆盖）
命令格式：renamenx 源key 目标key

在这里插入图片描述

# dbsize 命令的作用是查看当前数据库中 key 的数目。
127.0.0.1:6379> dbsize

在这里插入图片描述

#使用config set requirepass yourpassword命令设置密码
127.0.0.1:6379> config set requirepass 123456

在这里插入图片描述

#使用config get requirepass命令查看密码（一旦设置密码，必须先验证通过密码，否则所有操作不可用）
127.0.0.1:6379> auth 123456
127.0.0.1:6379> config get requirepass

在这里插入图片描述

Redis 多数据库常用命令

Redis 支持多数据库，Redis 默认情况下包含 16 个数据库，数据库名称是用数字 0-15 来依次命名的。
多数据库相互独立，互不干扰。

#多数据库间切换
命令格式：select 序号
使用 redis-cli 连接 Redis 数据库后，默认使用的是序号为 0 的数据库。

在这里插入图片描述

#多数据库间移动数据
格式：move 键值 序号

在这里插入图片描述

#清除数据库内数据
FLUSHDB ：清空当前数据库数据
FLUSHALL ：清空所有数据库的数据，慎用！

在这里插入图片描述

redis 127.0.0.1:6379> set mykey 20						#设置Key的值为20
OK
redis 127.0.0.1:6379> incr mykey						#该Key的值递增1
(integer) 21
redis 127.0.0.1:6379> decr mykey						#该Key的值递减1
(integer) 20

redis 127.0.0.1:6379> decr mykey						#对空值执行递减操作，其原值被设定为0，递减后的值为-1
(integer) -1
redis 127.0.0.1:6379> del mykey   
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> incr mykey						#对空值执行递增操作，其原值被设定为0，递增后的值为1
(integer) 1