一、关系数据库与非关系型数据库概述

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、SQL Server、Microsoft Access、DB2 等

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。
• 主流的 NoSQL 数据库有 Redis、MongBD、Hbase、Memcached 等。

3、关系数据库与非关系型数据库区别

（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个表，这都需要通过提高计算机性能来客服。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。

（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。

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
  

• 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

5、总结

关系型数据库

实例 -> 数据库 -> 表（table）-> 记录行（row）、数据字段（column）

非关系型数据库

梳理  ->  数据库 ->  集合（collection） ->  键值对（key-value）

• 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 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（支持存储在磁盘里），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。

1、Redis服务器的原理

• 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。
• 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。

2、Redis的优点

• （1）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。
• （2）支持丰富的数据类型：支持 key-value、Strings、Lists、Hashes、Sets 及 Ordered Sets 等数据类型操作。

• （3）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。

• （4）原子性：Redis 所有操作都是原子性的。

• （5）支持数据备份|即 master-salve 模式的数据备份

• 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。

3、为什么redis速度快

• redis是纯内存结构，数据操作都是在内存中完成的

• 采用I/0多路复用，提高线程处理更多的网络连接请求

• 数据读写采用单线程模式，可以减少多线程切换的消耗，同时也不用考虑锁的性能影响

• 注：在 Redis 6.0 中新增加的多线程也只是针对处理网络请求过程采用了多线性，而数据的读写命令，仍然是单线程处理的。

三、Redis 安装部署

1、环境准备

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

2、修改内核参数

vim /etc/sysctl.conf
vm.overcommit_memory = 1
net.core.somaxconn = 2048

sysctl -p

3、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。

4、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/

5、环境变量

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

source /etc/profile

6、修改配置文件

vim /usr/local/redis/conf/redis.conf
bind 127.0.0.1 192.168.80.10					#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								#1037行，增加一行，设置redis密码

7、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

四、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

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

redis-cli -h 192.168.80.10 -p 6379 -a 'abc123'  

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 192.168.80.10、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 192.168.80.10 -p 6379 -c 100 -n 100000

#测试存取大小为 100 字节的数据包的性能
redis-benchmark -h 192.168.80.10 -p 6379 -q -d 100

#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

五、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

127.0.0.1:6379> set teacher zhangsan
OK
127.0.0.1:6379> get teacher
"zhangsan"

1、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

2、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

3、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

4、type、命令

• 可以获取 key 对应的 value 值类型。

127.0.0.1:6379> type k1
string

5、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

6、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

7、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。

127.0.0.1:6379> keys v*
1) "v1"
2) "v22"
127.0.0.1:6379> rename v22 v2
OK
127.0.0.1:6379> keys v*
1) "v1"
2) "v2"
127.0.0.1:6379> get v1
"4"
127.0.0.1:6379> get v2
"5"
127.0.0.1:6379> rename v1 v2
OK
127.0.0.1:6379> get v1
(nil)
127.0.0.1:6379> get v2
"4"

8、renamenx 命令

• 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

127.0.0.1:6379> keys *
127.0.0.1:6379> get teacher
"zhangsan"
127.0.0.1:6379> get v2
"4"
127.0.0.1:6379> renamenx v2 teacher
(integer) 0
127.0.0.1:6379> keys *
127.0.0.1:6379> get teacher
"zhangsan"
127.0.0.1:6379> get v2
"4"

9、dbsize 命令

• 是查看当前数据库中 key 的数目。

127.0.0.1:6379> dbsize

10、设置密码

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

#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

六、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。

1、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。

127.0.0.1:6379> select 10			#切换至序号为 10 的数据库

127.0.0.1:6379[10]> select 15		#切换至序号为 15 的数据库

127.0.0.1:6379[15]> select 0			#切换至序号为 0 的数据库

2、多数据库间移动数据

格式：move 键值 序号

127.0.0.1:6379> set k1 100
OK
127.0.0.1:6379> get k1
"100"
127.0.0.1:6379> select 1
OK
127.0.0.1:6379[1]> get k1
(nil)
127.0.0.1:6379[1]> select 0			#切换至目标数据库 0
OK
127.0.0.1:6379> get k1				#查看目标数据是否存在
"100"
127.0.0.1:6379> move k1 1			#将数据库 0 中 k1 移动到数据库 1 中
(integer) 1
127.0.0.1:6379> select 1				#切换至目标数据库 1
OK
127.0.0.1:6379[1]> get k1			#查看被移动数据
"100"
127.0.0.1:6379[1]> select 0
OK
127.0.0.1:6379> get k1				#在数据库 0 中无法查看到 k1 的值
(nil)

3、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！