简单又好玩的数据库就是有点烦

1 数据库

1.1 数据库类型

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（标准数据查询语句）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、PostgreSQL等

以上数据库在使用的时候必须先建库建表设计表结构，然后存储数据的时候按照表结构去存，如果数据与表结构不匹配就会存储失败。

非关系型数据库

NoSQL（NoSQL = not only SQL），意思是“不仅仅只是SQL”，时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。

不需要先建库建表定义数据存储表结构，每条记录都可以有不同的数据类型和字段个数（比如微信里的文字、图片、视频、文件）

主流的NoSQL数据库有 Redis、MongBD、Hbase、Memcached、ElasticSearch、TSDB等

1.2 关系型数据库和非关系型数据库的区别

1）数据存储方式不同

关系型和非关系型数据库的主要查查一式数据存储的方式。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写作存储，也很容易提取数据。

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。你的数据及其特性式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数据库时纵向扩展，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乐。因为数据存储在关系表中，操作的性能瓶颈可能实际很多个表，这都需要通过提高计算机性能来克服。虽然SQL数据库有很大的扩展空间，但最终肯定会达到纵向扩展的上限。

而NoSQL数据库时横向扩展的。因此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资源池添加更多的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

关系型数据遵循ACID规则：原子性、一致性、隔离性、持久性

NoSQL数据库遵循BASE原则：基本可用、软/柔性事务、最终一致性

由于关系型数据的数据强一致性，所以对于事务的支持很好。关系型数据库支持对事务原子性细粒度控制，并且易于回滚事务。

NoSQL数据库时在CAP（一致性、可用性、分区容忍度）中任选两项，因为基于节点的分布式系统中，不坑你同时全部满足，所以对事务的支持不是很好。

区别类型	SQL	NoSQL
存储结构	二维表格结构	不固定的，键对值、文档、索引、图形结构、时间序列等
扩展方式	纵向扩展（提升单机硬件性能）	横向扩展（增加服务器节点数量）
事务支持	基于ACID原则，事务控制更稳定，细粒度更高	基于BASE原则，稳定性和细粒度控制方面不如SQL
典型代表	MySQL、Oracle、SQL-Server、PostgreSQL	Redis、Memcached、MongDB、ElasticSearch、Prometheus

1.3 非关系型数据库产生的背景

可用于应对 Web2.0 纯动态网站类型的三高问题（高并发、高性能、高可用）

（1）High performance——对数据库高并发读写需求 （2）Huge Storage——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。让关系型数据库关注在关系上和对数据的一致性保障，非关系型数据库关注在存储和高效率上。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。

1.4 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：

实例-->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）。

2 Redis

2.1 Redis概述

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，采用key-value（KV键值对）的存储形式，是目前分布式架构中不可或缺的一环。

默认端口号：TCP/6379

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。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。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。

2.2 Redis的特点

（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（键值对）、Strings（字符串）、Lists（双向列表）、Hashes（哈希表/散列）、Sets （集合[无序]）及 Sorted Sets/Zset （有序集合）等数据类型操作。

三种特殊数据类型：HyperLogLogs（基数统计）、Bitmaps（位图）、geospatial（地理位置）

（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。

2.3 Redis的应用场景

1）Redis作为基于内存运行的数据库，是一个高性能的缓存，一般应用在Session缓存、队列、排行榜、计数器、最近最热文章、最近最热评论、发布订阅等。

2）Redis 适用于数据实时性要求高、数据存储有过期和淘汰特征的、不需要持久化或者只需要保证弱一致性、逻辑简单的场景。

3）我们通常会将部分数据放入缓存中，来提高访问速度，然后数据库承担存储的工作。

2.4 哪些数据适合放入缓存中

●即时性。例如查询最新的物流状态信息。

●数据一致性要求不高。例如门店信息，修改后，数据库中已经改了，五分钟后缓存中才是最新的，但不影响功能使用。

●访问量大且更新频率不高，例如网站首页的广告信息，访问量大，但是不会经常变化。

2.5 Redis为什么这么快

1、Redis是一款纯内存结构，数据读写都在内存中完成的，避免了磁盘I/O等耗时操作。

2、Redis命令处理的核心模块为单线程，避免了多线程切换而消耗CPU，不用考虑各种锁的问题，不存在加锁、释放锁的操作，没有因为可能出现死锁而导致性能消耗。

3、采用了 I/O 多路复用机制，可以使线程处理更多的网络连接请求，大大提升了并发能力。

tip：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。

2.6 Redis部署

修改内核参数

<span style="background-color:#f8f8f8"><span style="color:#333333">vim /etc/sysctl.conf
vm.overcommit_memory = 1
net.core.somaxconn = 2048</span></span>

解压源码包编译并安装

<span style="background-color:#f8f8f8"><span style="color:#333333">tar zxvf /opt/redis-7.0.13.tar.gz -C /opt/
cd /opt/redis-7.0.13
make
make PREFIX=/usr/local/redis install</span></span>

创建redis工作目录，并从源码包中将配置文件复制到redis工作目录中，创建执行用户并授权

<span style="background-color:#f8f8f8"><span style="color:#333333">mkdir /usr/local/redis/{conf,log,data}
cp /opt/redis-7.0.13/redis.conf /usr/local/redis/conf/
useradd -M -s /sbin/nologin redis
chown -R redis.redis /usr/local/redis/</span></span>

配置环境变量

<span style="background-color:#f8f8f8"><span style="color:#333333">vim /etc/profile 
PATH=$PATH:/usr/local/redis/bin     #增加一行
source /etc/profile</span></span>

修改配置文件

<span style="background-color:#f8f8f8"><span style="color:#333333">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</span></span>

定义systemd服务管理脚本

<span style="background-color:#f8f8f8"><span style="color:#333333">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</span></span>

启动服务并查看状态

<span style="background-color:#f8f8f8"><span style="color:#333333">systemctl start redis-server
systemctl enable redis-server
netstat -lntp | grep 6379</span></span>

3 Redis命令工具

3.1 查看目录下的命令工具

<span style="background-color:#f8f8f8"><span style="color:#333333">cd /usr/local/redis/bin
ls</span></span>

3.2 各个命令工具的语法和选项

redis-cli 命令行工具

语法：redis-cli -h host -p port [-a password]

选项	说明
-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

<span style="background-color:#f8f8f8"><span style="color:#333333">redis-cli -h 192.168.111.10 -p 6379 -a 'abc123' </span></span>

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]

选项	说明
-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(递增1) 使用随机key，SADD使用随机值
-P（大P）	通过管道符传输<numreq>请求
-q	强制退出redis，仅显示quert/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
-l（大i）	ldle模式，仅打开N个idle连接并等待

向 IP 地址为 192.168.111.10 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

<span style="background-color:#f8f8f8"><span style="color:#333333">redis-benchmark -h 192.168.111.10 -p 6379 -c 100 -n 100000 -a 'abc123'</span></span>

测试存取大小为 100 字节的数据包的性能

<span style="background-color:#f8f8f8"><span style="color:#333333"> redis-benchmark -h 192.168.111.10 -p 6379 -q -d 100</span></span>

测试本机上 Redis 服务在进行 set 与 lpush 操作时的性能

<span style="background-color:#f8f8f8"><span style="color:#333333">redis-benchmark -t set,lpush -n 100000 -q</span></span>

3.3 常用的Redis数据库命令

通用数据库命令

查询 key 对应的 value 值类型

type 键

查询符合规则的键值列表，通常情况可以结合*、？等选项来使用

*表示任意长度的任意字符

keys 键 *

？表示一个任意字符

keys 键 ？

？？表示任意两个字符

keys 键 ？？

判断键值是否存在 1表示存在，0表示不存在

exists 键

为已存在的key 设置过期时间，单位为秒

expire 键 过期时间

创建string类型的键并设置过期时间

setex 键 过期时间 值

查看 key 还有多少秒过期，-1表示永不过期，-2表示已过期

ttl 键

已有 key 进行重命名。（覆盖）

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。

rename 旧键 新键

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。（不覆盖已存在的键）

renamenx 旧键 新键

统计当前库中键的总数

dbsize

设置/修改redis密码

config set requirepass '密码'

查看密码

config get requirepass

在redis里验证密码（一旦设置密码，必须先验证通过密码，否则所有操作不可用）

auth '密码'

切换库，默认库ID为 0~15

select 库ID

移动键到指定的库

move 键 库ID

清空当前库（慎用）

flushdb

清空所有库（慎用）

flushall

String类型数据

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

删除当前数据库的指定 key

List类型数据

从右往左输入键数据

lpush 键名 数据1，数据2，数据3

lrange 键名 起始下标 终止下标

从左往右输入数据

rpush 键名 数据1，数据2，数据3

lrange 键名 起始下标 终止下标

删除string类型的单个键元素

lrem 键 元素个数 元素值（删除2个为1的值）

Hash类型数据

创建键名键值

hset 键名 字段1 值1 字段2 值2

查看键名 字段

hget 键名 字段

删除键名字段

hdel 键名 字段

查看所有hash类型的键

hgetall 键

仅显示hash类型的键名不显示值

hkeys 键

仅显示hash类型的键值不显示键名

删除hash类型的键单个元素

Set类型数据

创建set类型的键

sadd 键 值1 值2 值3 ....