Redis入门与应用

Redis的技术全景

Redis一个开源的基于键值对（Key-Value）NoSQL数据库。使用ANSI C语言编写、支持网络、基于内存但支持持久化。性能优秀，并提供多种语言的API。

我们要首先理解一点，我们把Redis称为KV数据库，键值对数据库，那就可以把Redis内部的存储视为存在着一个巨大的Map，对Map的操作无非就是get和put，然后通过key操作这个key所对应的value，而这个value的类型可以多种多样，也就是Redis为我们提供的那些数据结构，比如字符串（String）、哈希(Hash)等等。

Redis就这么简单吗？这些年李老师的经历，我发现，很多技术人都有一个误区，那就是，只关注零散的技术点，没有建立起一套完整的知识框架，缺乏系统观，但是系统观其实是至关重要的。从某种程度上说，在解决问题时，拥有了系统观，就意味着你能有依据、有章法地定位和解决问题。

那么，如何高效地形成系统观呢？本质上就是，Redis 的知识都包括什么呢？简单来说，就是“两大维度，三大主线”

两大维度

两大维度：应用维度、底层原理维度

我们知道，缓存和集群是Redis 的两大广泛的应用场景。同时Redis 丰富的数据模型，就导致它有很多零碎的应用场景，很多很杂。而且，还有一些问题隐藏得比较深，只有特定的业务场景下（比如亿级访问压力场景）才会出现，所以同时还必须精通Redis的数据结构。

Redis应用场景

1.缓存

缓存机制几乎在所有的大型网站都有使用，合理地使用缓存不仅可以加快数据的访问速度，而且能够有效地降低后端数据源的压力。Redis提供了键值过期时间设置,并且也提供了灵活控制最大内存和内存溢出后的淘汰策略。可以这么说,一个合理的缓存设计能够为一个网站的稳定保驾护航。

一般MySQL数据库写的并发是600/s，读的2000/s,对于大型互联网项目的百万并发，根本扛不住，Redis的官方显示Redis能够单台达到10W+/s的并发。

2.排行榜系统

排行榜系统几乎存在于所有的网站，例如按照热度排名的排行榜，按照发布时间的排行榜，按照各种复杂维度计算出的排行榜，Redis提供了列表和有序集合数据结构，合理地使用这些数据结构可以很方便地构建各种排行榜系统。

3.计数器应用

计数器在网站中的作用至关重要，例如视频网站有播放数、电商网站有浏览数，为了保证数据的实时性，每一次播放和浏览都要做加1的操作，如果并发量很大对于传统关系型数据的性能是一种挑战。Redis天然支持计数功能而且计数的性能也非常好,可以说是计数器系统的重要选择。

4.社交网络

赞/踩、粉丝、共同好友/喜好、推送、下拉刷新等是社交网站的必备功能，由于社交网站访问量通常比较大,而且传统的关系型数据不太适合保存这种类型的数据，Redis提供的数据结构可以相对比较容易地实现这些功能。

5.消息队列系统

消息队列系统可以说是一个大型网站的必备基础组件，因为其具有业务解耦、非实时业务削峰等特性。Redis提供了发布订阅功能和阻塞队列的功能，虽然和专业的消息队列比还不够足够强大,但是对于一般的消息队列功能基本可以满足。这个是Redis的作者参考了Kafka做的拓展。

三大主线

三大主线：高性能、高可靠和高可扩展

高性能：包括线程模型、数据结构、持久化、网络框架；高可靠：包括主从复制、哨兵机制；高可扩：包括数据分片、负载均衡。

因为Redis的应用场景非常多，不同的公司有不同的玩法，但如何不掌握三高这条主线的话，你会遇到以下问题：

1、数据结构的复杂度、跨 CPU 核的访问会导致CPU飙升的问题

2、主从同步和 AOF 的内存竞争，这些会导致内存问题

3、在 SSD 上做快照的性能抖动，这些会导致存储持久化的问题

4、多实例时的异常网络丢包的问题

Redis的版本选择与安装

在Redis的版本计划中，版本号第二位为奇数，为非稳定版本，如2.7、2.9、3.1；版本号第二为偶数，为稳定版本如2.6、2.8、3.0；一般来说当前奇数版本是下一个稳定版本的开发版本，如2.9是3.0的开发版本。

同时Redis的安装也非常简单，到Redis的官网（Download | Redis），下载对应的版本，简单几个命令安装即可。

Redis的linux安装

wget https://download.redis.io/releases/redis-6.2.7.tar.gz
tar xzf redis-6.2.7.tar.gz
cd redis-6.2.7/
make

安装后源码和执行目录会混在一起，为了方便，我做了一次install

make install PREFIX=/home/lijin/redis/redis

因为Redis的安装一般来说对于系统依赖很少，只依赖了Linux系统基本的类库，所以安装很少出问题

安装常见问题

如果执行make命令报错：cc 未找到命令，原因是虚拟机系统中缺少gcc，执行下面命令安装gcc：

yum -y install gcc automake autoconf libtool make

如果执行make命令报错：致命错误:jemalloc/jemalloc.h: 没有那个文件或目录，则需要在make指定分配器为libc。执行下面命令即可正常编译：

make MALLOC=libc

Redis的启动

Redis编译完成后，会生成几个可执行文件，这些文件各有各的作用，我们现在先简单了解下，后面的课程会陆续说到和使用这些可执行文件。

一般来说redis-server和redis-cli这些平时用得最多。

Redis有三种方法启动Redis:默认配置、带参数启动、配置文件启动。

默认配置

使用Redis的默认配置来启动，在bin目录下直接输入 ./redis-server

可以看到直接使用redis-server启动Redis后，会打印出一些日志，通过日志可以看到一些信息：

当前的Redis版本的是64位的6.2.7，默认端口是6379。Redis建议要使用配置文件来启动。

因为直接启动无法自定义配置，所以这种方式是不会在生产环境中使用的。

带参数启动

redis-server加上要修改配置名和值(可以是多对)，没有设置的配置将使用默认配置，例如：如果要用6380作为端口启动Redis，那么可以执行:

./redis-server --port 6380

这种方式一般我们也用得比较少。

配置文件启动

配置文件是我们启动的最多的模式，配置文件安装目录中有

复制过来

改一下权限

通过配置文件来启动

./redis-server ../conf/redis.conf

注意：这里对配置文件使用了相对路径，绝对路径也是可以的。

同时配置文件的方式可以方便我们改端口，改配置，增加密码等。

打开注释，设置为自己的密码，重启即可

操作

Redis服务启动完成后，就可以使用redis-cli连接和操作Redis服务。redis-cli可以使用两种方式连接Redis服务器。

1、单次操作

用redis-cli -hip {host} -p{port} {command}就可以直接得到命令的返回结果，例如:

那么下一次要操作redis，还需要再通过redis-cli。

2、命令行操作

通过redis-cli -h (host}-p {port}的方式连接到Redis服务，之后所有的操作都是通过控制台进行，例如:

我们没有写-h参数，那么默认连接127.0.0.1;如果不写-p，那么默认6379端口，也就是说如果-h和-p都没写就是连接127.0.0.1:6379这个 Redis实例。

停止

Redis提供了shutdown命令来停止Redis服务，例如我们目前已经启动的Redis服务，可以执行:

./redis-cli -p 6379 shutdown

redis服务端将会显示：

除了可以通过shutdown命令关闭Redis服务以外，还可以通过kill进程号的方式关闭掉Redis，但是强烈不建议使用kill -9强制杀死Redis服务，不但不会做持久化操作，还会造成缓冲区等资源不能被优雅关闭，极端情况会造成AOF和复制丢失数据的情况。如果是集群，还容易丢失数据。

同样还可以在命令行中执行shutdown指令

shutdown还有一个参数,代表是否在关闭Redis前，生成持久化文件，缺省是save，生成持久化文件，如果是nosave则不生成持久化文件

Redis全局命令

对于键值数据库而言，基本的数据模型是 key-value 模型，Redis 支持的 value 类型包括了 String、哈希表、列表、集合等，而Memcached支持的 value 类型仅为 String 类型，所以Redis 能够在实际业务场景中得到广泛的应用，就是得益于支持多样化类型的 value。

Redis里面有16个库，但是Redis的分库功能没啥意义（默认就是0号库，尤其是集群操作的时候），我们一般都是默认使用0号库进行操作。

在了解Rediskey-value 模型之前，Redis的有一些全局命令，需要我们提前了解。

keys命令

keys *
keys L*

查看所有键(支持通配符)：

但是这个命令请慎用，因为keys命令要把所有的key-value对全部拉出去，如果生产环境的键值对特别多的话，会对Redis的性能有很大的影响，推荐使用dbsize。

keys命令会遍历所有键，所以它的时间复杂度是o(n)，当Redis保存了大量键时线上环境禁止使用keys命令。

dbsize命令

dbsize命令会返回当前数据库中键的总数。

dbsize命令在计算键总数时不会遍历所有键,而是直接获取 Redis内置的键总数变量,所以dbsize命令的时间复杂度是O(1)。

exists

检查键是否存在，存在返回1，不存在返回0。

del

删除键，无论值是什么数据结构类型,del命令都可以将其删除。返回删除键个数，删除不存在键返回0。同时del命令可以支持删除多个键。

键过期

expire

Redis支持对键添加过期时间,当超过过期时间后,会自动删除键，时间单位秒。

ttl命令会返回键的剩余过期时间,它有3种返回值:

大于等于0的整数:键剩余的过期时间。

-1:键没设置过期时间。

-2:键不存在

除了expire、ttl命令以外，Redis还提供了expireat、pexpire,pexpireat、pttl、persist等一系列命令。

expireat keytimestamp: 键在秒级时间截timestamp后过期。

ttl命令和pttl都可以查询键的剩余过期时间，但是pttl精度更高可以达到毫秒级别，有3种返回值:

大于等于0的整数:键剩余的过期时间(ttl是秒，pttl是毫秒)。

-1:键没有设置过期时间。

-2:键不存在。

pexpire keymilliseconds:键在milliseconds毫秒后过期。

pexpireat key