超详细的redis入门教程(Redis入门教程Redis优缺点)

什么是redis

Redis是由意大利人Salvatore Sanfilippo(网名:antirez)开发的一款内存高速缓存数据库。Redis全称为:Remote Dictionary Server(远程数据服务),该软件使用C语言编写,Redis是一个key-value存储系统,它支持丰富的数据类型,如:string、list、set、zset(sorted set)、hash

Redis特点

Redis以内存作为数据存储介质,所以读写数据的效率极高,远远超过数据库。以设置和获取一个256字节字符串为例,它的读取速度可高达110000次/s,写速度高达81000次/s。

Redis跟memcache不同的是,储存在Redis中的数据是持久化的,断电或重启后,数据也不会丢失。因为Redis的存储分为内存存储、磁盘存储和log文件三部分,重启后,Redis可以从磁盘重新将数据加载到内存中,这些可以通过配置文件对其进行配置,正因为这样,Redis才能实现持久化。

Redis支持主从模式,可以配置集群,这样更利于支撑起大型的项目,这也是Redis的一大亮点。

Redis应用场景,它能做什么

众多语言都支持Redis,因为Redis交换数据快,所以在服务器中常用来存储一些需要频繁调取的数据,这样可以大大节省系统直接读取磁盘来获得数据的I/O开销,更重要的是可以极大提升速度。

拿大型网站来举个例子,比如a网站首页一天有100万人访问,其中有一个板块为推荐新闻。要是直接从数据库查询,那么一天就要多消耗100万次数据库请求。上面已经说过,Redis支持丰富的数据类型,所以这完全可以用Redis来完成,将这种热点数据存到Redis(内存)中,要用的时候,直接从内存取,极大的提高了速度和节约了服务器的开销。

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安装redis

从redis.io下载最新版redis-X.Y.Z.tar.gz后解压,然后进入redis-X.Y.Z文件夹后直接make即可,安装非常简单。

make成功后会在src文件夹下产生一些二进制可执行文件,包括redis-server、redis-cli等等:

$ find . -type f -executable ./redis-benchmark //用于进行redis性能测试的工具 ./redis-check-dump //用于修复出问题的dump.rdb文件 ./redis-cli //redis的客户端 ./redis-server //redis的服务端 ./redis-check-aof //用于修复出问题的AOF文件 ./redis-sentinel //用于集群管理

学会启动redis

启动redis非常简单,直接./redis-server就可以启动服务端了,还可以用下面的方法指定要加载的配置文件:

./redis-server ../redis.conf

默认情况下,redis-server会以非daemon的方式来运行,且默认服务端口为6379。有关作者为什么选择6379作为默认端口,还有一段有趣的典故,英语好的同学可以看看作者这篇博文中的解释。

使用redis客户端

我们直接看一个例子:

//这样来启动redis客户端了$ ./redis-cli//用set指令来设置key、value127.0.0.1:6379> set name "roc" OK//来获取name的值127.0.0.1:6379> get name "roc"//通过客户端来关闭redis服务端127.0.0.1:6379> shutdown 127.0.0.1:6379>

redis数据结构 – 简介

redis是一种高级的key:value存储系统,其中value支持五种数据类型:

1.字符串(strings)2.字符串列表(lists)3.字符串集合(sets)4.有序字符串集合(sorted sets)5.哈希(hashes)

而关于key,有几个点要提醒大家:

1.key不要太长,尽量不要超过1024字节,这不仅消耗内存,而且会降低查找的效率;2.key也不要太短,太短的话,key的可读性会降低;3.在一个项目中,key最好使用统一的命名模式,例如user:10000:passwd。

redis数据结构 – strings

有人说,如果只使用redis中的字符串类型,且不使用redis的持久化功能,那么,redis就和memcache非常非常的像了。这说明strings类型是一个很基础的数据类型,也是任何存储系统都必备的数据类型。

我们来看一个最简单的例子:

set mystr "hello world!" //设置字符串类型get mystr //读取字符串类型

字符串类型的用法就是这么简单,因为是二进制安全的,所以你完全可以把一个图片文件的内容作为字符串来存储。

另外,我们还可以通过字符串类型进行数值操作:

127.0.0.1:6379> set mynum "2"OK127.0.0.1:6379> get mynum"2"127.0.0.1:6379> incr mynum(integer) 3127.0.0.1:6379> get mynum"3"

看,在遇到数值操作时,redis会将字符串类型转换成数值。

由于INCR等指令本身就具有原子操作的特性,所以我们完全可以利用redis的INCR、INCRBY、DECR、DECRBY等指令来实现原子计数的效果,假如,在某种场景下有3个客户端同时读取了mynum的值(值为2),然后对其同时进行了加1的操作,那么,最后mynum的值一定是5。不少网站都利用redis的这个特性来实现业务上的统计计数需求。

redis数据结构 – lists

redis的另一个重要的数据结构叫做lists,翻译成中文叫做“列表”。

首先要明确一点,redis中的lists在底层实现上并不是数组,而是链表,也就是说对于一个具有上百万个元素的lists来说,在头部和尾部插入一个新元素,其时间复杂度是常数级别的,比如用LPUSH在10个元素的lists头部插入新元素,和在上千万元素的lists头部插入新元素的速度应该是相同的。

虽然lists有这样的优势,但同样有其弊端,那就是,链表型lists的元素定位会比较慢,而数组型lists的元素定位就会快得多。

lists的常用操作包括LPUSH、RPUSH、LRANGE等。我们可以用LPUSH在lists的左侧插入一个新元素,用RPUSH在lists的右侧插入一个新元素,用LRANGE命令从lists中指定一个范围来提取元素。我们来看几个例子:

//新建一个list叫做mylist,并在列表头部插入元素"1"127.0.0.1:6379> lpush mylist "1" //返回当前mylist中的元素个数(integer) 1 //在mylist右侧插入元素"2"127.0.0.1:6379> rpush mylist "2" (integer) 2//在mylist左侧插入元素"0"127.0.0.1:6379> lpush mylist "0" (integer) 3//列出mylist中从编号0到编号1的元素127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 1 1) "0"2) "1"//列出mylist中从编号0到倒数第一个元素127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1 1) "0"2) "1"3) "2"

lists的应用相当广泛,随便举几个例子:

1.我们可以利用lists来实现一个消息队列,而且可以确保先后顺序,不必像MySQL那样还需要通过ORDER BY来进行排序。2.利用LRANGE还可以很方便的实现分页的功能。3.在博客系统中,每片博文的评论也可以存入一个单独的list中。

redis数据结构 – 集合

集合,集合中的元素没有先后顺序。

集合相关的操作也很丰富,如添加新元素、删除已有元素、取交集、取并集、取差集等。我们来看例子:

//向集合myset中加入一个新元素"one"127.0.0.1:6379> sadd myset "one" (integer) 1127.0.0.1:6379> sadd myset "two"(integer) 1//列出集合myset中的所有元素127.0.0.1:6379> smembers myset 1) "one"2) "two"//判断元素1是否在集合myset中,返回1表示存在127.0.0.1:6379> sismember myset "one" (integer) 1//判断元素3是否在集合myset中,返回0表示不存在127.0.0.1:6379> sismember myset "three" (integer) 0//新建一个新的集合yourset127.0.0.1:6379> sadd yourset "1" (integer) 1127.0.0.1:6379> sadd yourset "2"(integer) 1127.0.0.1:6379> smembers yourset1) "1"2) "2"//对两个集合求并集127.0.0.1:6379> sunion myset yourset 1) "1"2) "one"3) "2"4) "two"

对于集合的使用,也有一些常见的方式,比如,QQ有一个社交功能叫做“好友标签”,大家可以给你的好友贴标签,比如“大美女”、“土豪”、“欧巴”等等,这时就可以使用redis的集合来实现,把每一个用户的标签都存储在一个集合之中。

redis数据结构 – 有序集合

redis不但提供了无需集合(sets),还很体贴地提供了有序集合(sorted sets)。有序集合中的每个元素都关联一个序号(score),这便是排序的依据。

很多时候,我们都将redis中的有序集合叫做zsets,这是因为在redis中,有序集合相关的操作指令都是以z开头的,比如zrange、zadd、zrevrange、zrangebyscore等等

老规矩,我们来看几个生动的例子:

//新增一个有序集合myzset,并加入一个元素baidu.com,给它赋予的序号是1:127.0.0.1:6379> zadd myzset 1 baidu.com (integer) 1//向myzset中新增一个元素360.com,赋予它的序号是3127.0.0.1:6379> zadd myzset 3 360.com (integer) 1//向myzset中新增一个元素google.com,赋予它的序号是2127.0.0.1:6379> zadd myzset 2 google.com (integer) 1//列出myzset的所有元素,同时列出其序号,可以看出myzset已经是有序的了。127.0.0.1:6379> zrange myzset 0 -1 with scores 1) "baidu.com"2) "1"3) "google.com"4) "2"5) "360.com"6) "3"//只列出myzset的元素127.0.0.1:6379> zrange myzset 0 -1 1) "baidu.com"2) "google.com"3) "360.com"

redis数据结构 – 哈希

最后要给大家介绍的是hashes,即哈希。哈希是从redis-2.0.0版本之后才有的数据结构。

hashes存的是字符串和字符串值之间的映射,比如一个用户要存储其全名、姓氏、年龄等等,就很适合使用哈希。

我们来看一个例子:

//建立哈希,并赋值127.0.0.1:6379> HMSET user:001 username antirez password P1pp0 age 34 OK//列出哈希的内容127.0.0.1:6379> HGETALL user:001 1) "username"2) "antirez"3) "password"4) "P1pp0"5) "age"6) "34"//更改哈希中的某一个值127.0.0.1:6379> HSET user:001 password 12345 (integer) 0//再次列出哈希的内容127.0.0.1:6379> HGETALL user:001 1) "username"2) "antirez"3) "password"4) "12345"5) "age"6) "34"

有关hashes的操作,同样很丰富,需要时,大家可以从这里查询。

redis持久化 – 两种方式

redis提供了两种持久化的方式,分别是RDB(Redis DataBase)和AOF(Append Only File)。

RDB,简而言之,就是在不同的时间点,将redis存储的数据生成快照并存储到磁盘等介质上;

AOF,则是换了一个角度来实现持久化,那就是将redis执行过的所有写指令记录下来,在下次redis重新启动时,只要把这些写指令从前到后再重复执行一遍,就可以实现数据恢复了。

其实RDB和AOF两种方式也可以同时使用,在这种情况下,如果redis重启的话,则会优先采用AOF方式来进行数据恢复,这是因为AOF方式的数据恢复完整度更高。

如果你没有数据持久化的需求,也完全可以关闭RDB和AOF方式,这样的话,redis将变成一个纯内存数据库,就像memcache一样。

redis持久化 – RDB

RDB方式,是将redis某一时刻的数据持久化到磁盘中,是一种快照式的持久化方法。

redis在进行数据持久化的过程中,会先将数据写入到一个临时文件中,待持久化过程都结束了,才会用这个临时文件替换上次持久化好的文件。正是这种特性,让我们可以随时来进行备份,因为快照文件总是完整可用的。

对于RDB方式,redis会单独创建(fork)一个子进程来进行持久化,而主进程是不会进行任何IO操作的,这样就确保了redis极高的性能。

如果需要进行大规模数据的恢复,且对于数据恢复的完整性不是非常敏感,那RDB方式要比AOF方式更加的高效。

虽然RDB有不少优点,但它的缺点也是不容忽视的。如果你对数据的完整性非常敏感,那么RDB方式就不太适合你,因为即使你每5分钟都持久化一次,当redis故障时,仍然会有近5分钟的数据丢失。所以,redis还提供了另一种持久化方式,那就是AOF。

redis持久化 – AOF

AOF,英文是Append Only File,即只允许追加不允许改写的文件。

如前面介绍的,AOF方式是将执行过的写指令记录下来,在数据恢复时按照从前到后的顺序再将指令都执行一遍,就这么简单。

通过配置redis.conf中的appendonly yes就可以打开AOF功能。

默认的AOF持久化策略是每秒钟fsync一次(fsync是指把缓存中的写指令记录到磁盘中),因为在这种情况下,redis仍然可以保持很好的处理性能,即使redis故障,也只会丢失最近1秒钟的数据。

追加日志时,恰好遇到磁盘空间满、inode满或断电等情况导致日志写入不完整,也没有关系,redis提供了redis-check-aof工具,可以用来进行日志修复。

如果运气比较差,AOF文件出现了被写坏的情况,也不必过分担忧,redis并不会贸然加载这个有问题的AOF文件,而是报错退出。这时可以通过以下步骤来修复出错的文件:

1.备份被写坏的AOF文件2.运行redis-check-aof –fix进行修复3.用diff -u来看下两个文件的差异,确认问题点4.重启redis,加载修复后的AOF文件

redis持久化 – AOF重写

AOF重写的内部运行原理,我们有必要了解一下。

在重写即将开始之际,redis会创建(fork)一个“重写子进程”,这个子进程会首先读取现有的AOF文件,并将其包含的指令进行分析压缩并写入到一个临时文件中。

与此同时,主工作进程会将新接收到的写指令一边累积到内存缓冲区中,一边继续写入到原有的AOF文件中,这样做是保证原有的AOF文件的可用性,避免在重写过程中出现意外。

当“重写子进程”完成重写工作后,它会给父进程发一个信号,父进程收到信号后就会将内存中缓存的写指令追加到新AOF文件中。

当追加结束后,redis就会用新AOF文件来代替旧AOF文件,之后再有新的写指令,就都会追加到新的AOF文件中了。

redis持久化 – 如何选择RDB和AOF

对于我们应该选择RDB还是AOF,官方的建议是两个同时使用。这样可以提供更可靠的持久化方案。

使用redis有哪些好处?

(1) 速度快,因为数据存在内存中,类似于HashMap,HashMap的优势就是查找和操作的时间复杂度都是O(1)

(2) 支持丰富数据类型,支持string,list,set,sorted set,hash

(3) 支持事务,操作都是原子性,所谓的原子性就是对数据的更改要么全部执行,要么全部不执行

(4) 丰富的特性:可用于缓存,消息,按key设置过期时间,过期后将会自动删除

redis相比memcached有哪些优势?

(1) memcached所有的值均是简单的字符串,redis作为其替代者,支持更为丰富的数据类型

(2) redis的速度比memcached快很多

(3) redis可以持久化其数据

redis常见性能问题和解决方案:

(1) Master最好不要做任何持久化工作,如RDB内存快照和AOF日志文件

(2) 如果数据比较重要,某个Slave开启AOF备份数据,策略设置为每秒同步一次

(3) 为了主从复制的速度和连接的稳定性,Master和Slave最好在同一个局域网内

(4) 尽量避免在压力很大的主库上增加从库

(5) 主从复制不要用图状结构,用单向链表结构更为稳定,即:Master <- Slave1 <- Slave2 <- Slave3…

这样的结构方便解决单点故障问题,实现Slave对Master的替换。如果Master挂了,可以立刻启用Slave1做Master,其他不变。

总结;,Redis的应用是非常广泛的,而且极有价值,真是服务器中的一件利器,所以从现在开始,我们就来一步步学好它。

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