redis数据结构图解（让你分分钟拿下Redis数据库）

1、redis简介

REmote DIctionary Server(Redis) 是一个由Salvatore Sanfilippo写的key-value存储系统。Redis是一个开源的使用ANSI C语言编写、遵守BSD协议、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API。它通常被称为数据结构服务器，因为值（value）可以是 字符串(String), 哈希(Map), 列表(list), 集合(sets) 和 有序集合(sorted sets)等类型。

大家都知道了redis是基于key-value的no SQL数据库，因此，先来了解一下关于key相关的知识点

1、任何二进制的序列都可以作为key使用

2、Redis有统一的规则来设计key

3、对key-value允许的较大长度是512MB

2、支持的语言

ActionScript Bash C C# C Clojure Common Lisp

Crystal D Dart Elixir emacs lisp Erlang

Fancy gawk GNU Prolog Go Haskell Haxe Io Java Javascript

Julia Lua Matlab mruby Nim Node.js Objective-C

OCaml Pascal Perl PHP Pure Data Python R Racket

Rebol Ruby Rust Scala Scheme Smalltalk Swift Tcl VB VCL

3、Redis的应用场景到底有哪些？？

1、最常用的就是会话缓存

2、消息队列，比如支付

3、活动排行榜或计数

下图是有新信息发送给频道1时，就会将消息发送给订阅它的三个客户端

9、Redis事务

Redis事务可以一次执行多条命令

1、发送exec命令前放入队列缓存，结束事务

2、收到exec命令后执行事务操作，如果某一命令执行失败，其它命令仍可继续执行

3、一个事务执行的过程中，其它客户端提交的请求不会被插入到事务执行的命令列表中

一个事务经历三个阶段

开始事务(命令:multi)

命令执行

结束事务(命令:exec)

127.0.0.1:6379> MULTI

OK

127.0.0.1:6379> set key key1

QUEUED

127.0.0.1:6379> get key

QUEUED

127.0.0.1:6379> rename key key001

QUEUED

127.0.0.1:6379> exec

1) OK

2) "key1"

3) OK

10、Redis安全配置

可以通过修改配置文件设备密码参数来提高安全性

#requirepass foobared

去掉注释#号就可以配置密码

没有配置密码的情况下查询如下

127.0.0.1:6379> CONFIG GET requirepass

1) "requirepass"

2) ""

配置密码之后，就需要进行认证

127.0.0.1:6379> CONFIG GET requirepass

(error) NOAUTH Authentication required.

127.0.0.1:6379> AUTH foobared #认证

OK

127.0.0.1:6379> CONFIG GET requirepass

1) "requirepass"

2) "foobared"

11、Redis持久化

Redis持久有两种方式:Snapshotting(快照),Append-only file(AOF)

Snapshotting(快照)

1、将存储在内存的数据以快照的方式写入二进制文件中，如默认dump.rdb中

2、save 900 1

#900秒内如果超过1个Key被修改，则启动快照保存

3、save 300 10

#300秒内如果超过10个Key被修改，则启动快照保存

4、save 60 10000

#60秒内如果超过10000个Key被修改，则启动快照保存

Append-only file(AOF)

1、使用AOF持久时，服务会将每个收到的写命令通过write函数追加到文件中（appendonly.aof）

2、AOF持久化存储方式参数说明

appendonly yes

#开启AOF持久化存储方式

appendfsync always

#收到写命令后就立即写入磁盘，效率最差，效果较好

appendfsync everysec

#每秒写入磁盘一次，效率与效果居中

appendfsync no

#完全依赖OS，效率较佳，效果没法保证

12、Redis 性能测试

自带相关测试工具

[root@test ~]# redis-benchmark --help

Usage: redis-benchmark [-h <host>] [-p <port>] [-c <clients>] [-n <requests]> [-k <boolean>]

-h <hostname> Server hostname (default 127.0.0.1)

-p <port> Server port (default 6379)

-s <socket> Server socket (overrides host and port)

-a <password> Password for Redis Auth

-c <clients> Number of parallel connections (default 50)

-n <requests> Total number of requests (default 100000)

-d <size> Data size of SET/GET value in bytes (default 2)

-dbnum <db> SELECT the specified db number (default 0)

-k <boolean> 1=keep alive 0=reconnect (default 1)

-r <keyspacelen> Use random keys for SET/GET/INCR, random values for SADD

Using this option the benchmark will expand the string __rand_int__

inside an argument with a 12 digits number in the specified range

from 0 to keyspacelen-1. The substitution changes every time a command

is executed. Default tests use this to hit random keys in the

specified range.

-P <numreq> Pipeline <numreq> requests. Default 1 (no pipeline).

-q Quiet. Just show query/sec values

--csv Output in CSV format

-l Loop. Run the tests forever

-t <tests> Only run the comma separated list of tests. The test

names are the same as the ones produced as output.

-I Idle mode. Just open N idle connections and wait.

Examples:

Run the benchmark with the default configuration against 127.0.0.1:6379:

$ redis-benchmark

Use 20 parallel clients, for a total of 100k requests, against 192.168.1.1:

$ redis-benchmark -h 192.168.1.1 -p 6379 -n 100000 -c 20

Fill 127.0.0.1:6379 with about 1 million keys only using the SET test:

$ redis-benchmark -t set -n 1000000 -r 100000000

Benchmark 127.0.0.1:6379 for a few commands producing CSV output:

$ redis-benchmark -t ping,set,get -n 100000 --csv

Benchmark a specific command line:

$ redis-benchmark -r 10000 -n 10000 eval 'return redis.call("ping")' 0

Fill a list with 10000 random elements:

$ redis-benchmark -r 10000 -n 10000 lpush mylist __rand_int__

On user specified command lines __rand_int__ is replaced with a random integer

with a range of values selected by the -r option.

实际测试同时执行100万的请求

[root@test ~]# redis-benchmark -n 1000000 -q

PING_INLINE: 152578.58 requests per second

PING_BULK: 150308.14 requests per second

SET: 143266.47 requests per second

GET: 148632.58 requests per second

INCR: 145857.64 requests per second

LPUSH: 143781.45 requests per second

LPOP: 147819.66 requests per second

SADD: 138350.86 requests per second

SPOP: 134282.27 requests per second

LPUSH (needed to benchmark LRANGE): 141302.81 requests per second

LRANGE_100 (first 100 elements): 146756.67 requests per second

LRANGE_300 (first 300 elements): 148104.27 requests per second

LRANGE_500 (first 450 elements): 152671.75 requests per second

LRANGE_600 (first 600 elements): 148104.27 requests per second

MSET (10 keys): 132731.62 requests per second

13、Redis的备份与恢复

Redis自动备份有两种方式

第一种是通过dump.rdb文件实现备份

第二种使用aof文件实现自动备份

dump.rdb备份

Redis服务默认的自动文件备份方式(AOF没有开启的情况下)，在服务启动时，就会自动从dump.rdb文件中去加载数据。

具体配置在redis.conf

save 900 1

save 300 10

save 60 10000

也可以手工执行save命令实现手动备份

127.0.0.1:6379> set name key

OK

127.0.0.1:6379> SAVE

OK

127.0.0.1:6379> set name key1

OK

127.0.0.1:6379> BGSAVE

Background saving started

redis快照到dump文件时，会自动生成dump.rdb的文件

# The filename where to dump the DB

dbfilename dump.rdb

-rw-r--r-- 1 root root 253 Apr 17 20:17 dump.rdb

SAVE命令表示使用主进程将当前数据库快照到dump文件

BGSAVE命令表示，主进程会fork一个子进程来进行快照备份

两种备份不同之处，前者会阻塞主进程，后者不会。

恢复举例

# Note that you must specify a directory here, not a file name.

dir /usr/local/redisdata/

备份文件存储路径

127.0.0.1:6379> CONFIG GET dir

1) "dir"

2) "/usr/local/redisdata"

127.0.0.1:6379> set key 001

OK

127.0.0.1:6379> set key1 002

OK

127.0.0.1:6379> set key2 003

OK

127.0.0.1:6379> save

OK

将备份文件备份到其它目录

[root@test ~]# ll /usr/local/redisdata/

total 4

-rw-r--r-- 1 root root 49 Apr 17 21:24 dump.rdb

[root@test ~]# date

Tue Apr 17 21:25:38 CST 2018

[root@test ~]# cp ./dump.rdb /tmp/

删除数据

127.0.0.1:6379> del key1

(integer) 1

127.0.0.1:6379> get key1

(nil)

关闭服务，将原备份文件拷贝回save备份目录

[root@test ~]# redis-cli -a foobared shutdown

[root@test ~]# lsof -i :6379

[root@test ~]# cp /tmp/dump.rdb /usr/local/redisdata/

cp: overwrite ‘/usr/local/redisdata/dump.rdb’? y

[root@test ~]# redis-server /usr/local/redis/redis.conf &

[1] 31487

登录查看数据是否恢复

[root@test ~]# redis-cli -a foobared

127.0.0.1:6379> mget key key1 key2

1) "001"

2) "002"

3) "003"

AOF自动备份

redis服务默认是关闭此项配置

###### APPEND ONLY MODE ##########

appendonly no

# The name of the append only file (default: "appendonly.aof")

appendfilename "appendonly.aof"

# appendfsync always

appendfsync everysec

# appendfsync no

配置文件的相关参数，前面已经详细介绍过。

AOF文件备份，是备份所有的历史记录以及执行过的命令，和mysql binlog很相似，在恢复时就是重新执次一次之前执行的命令，需要注意的就是在恢复之前，和数据库恢复一样需要手工删除执行过的del或误操作的命令。

AOF与dump备份不同

1、aof文件备份与dump文件备份不同

2、服务读取文件的优先顺序不同，会按照以下优先级进行启动

如果只配置AOF,重启时加载AOF文件恢复数据

如果同时 配置了RBD和AOF,启动是只加载AOF文件恢复数据

如果只配置RBD,启动时将加载dump文件恢复数据

注意：只要配置了aof，但是没有aof文件，这个时候启动的数据库会是空的

14、Redis 生产优化介绍

1、内存管理优化

hash-max-ziplist-entries 512

hash-max-ziplist-value 64

list-max-ziplist-entries 512

list-max-ziplist-value 64

#list的成员与值都不太大的时候会采用紧凑格式来存储，相对内存开销也较小

在linux环境运行Redis时，如果系统的内存比较小，这个时候自动备份会有可能失败，需要修改系统的vm.overcommit_memory 参数，这个参数是linux系统的内存分配策略

0 表示内核将检查是否有足够的可用内存供应用进程使用；如果有足够的可用内存，内存申请允许；否则，内存申请失败，并把错误返回给应用进程。

1 表示内核允许分配所有的物理内存，而不管当前的内存状态如何。

2 表示内核允许分配超过所有物理内存和交换空间总和的内存

Redis官方的说明是，建议将vm.overcommit_memory的值修改为1，可以用下面几种方式进行修改：

（1）编辑/etc/sysctl.conf 改vm.overcommit_memory=1，然后sysctl -p 使配置文件生效

（2）sysctl vm.overcommit_memory=1

（3）echo 1 > /proc/sys/vm/overcommit_memory

2、内存预分配

3、持久化机制

定时快照：效率不高，会丢失数据

AOF：保持数据完整性（一个实例的数量不要太大2G较大）

优化总结

1）根据业务需要选择合适的数据类型

2）当业务场景不需持久化时就关闭所有持久化方式（采用ssd磁盘来提升效率）

3）不要使用虚拟内存的方式，每秒实时写入AOF

4）不要让REDIS所在的服务器物理内存使用超过内存总量的3/5

5）要使用maxmemory

6）大数据量按业务分开使用多个redis实例

15、Redis集群应用

集群是将多个redis实例集中在一起，实现同一业务需求，或者实现高可用与负载均衡

到底有哪些集群方案呢？？

1、haproxy keepalived redis集群

1）通过redis的配置文件，实现主从复制、读写分离

2）通过haproxy的配置，实现负载均衡，当从故障时也会及时从集群中T除

3）利用keepalived来实现负载的高可用

2、redis官方Sentinel集群管理工具

Redis集群生产环境高可用方案实战过程

1）sentinel负责对集群中的主从服务监控、提醒和自动故障转移

2）redis集群负责对外提供服务

关于redis sentinel cluster集群配置可参考

3、Redis Cluster

Redis Cluster是Redis的分布式解决方案，在Redis 3.0版本正式推出的，有效解决了Redis分布式方面的需求。当遇到单机内存、并发、流量等瓶颈时，可以采用Cluster架构达到负载均衡的目的。

1）官方推荐，毋庸置疑。

2）去中心化，集群较大可增加1000个节点，性能随节点增加而线性扩展。

3）管理方便，后续可自行增加或摘除节点，移动分槽等等。

4）简单，易上手。

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