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NoSQL的簡單介紹
NoSQL：一類新出現的的數據庫，它的特點：
1.不支持SQL語法；
2.存儲結構與傳統關係型數據庫中的那種關係表完全不同，NoSQL中的存儲的數據都是KV形式；
3.NoSQL的世界中沒有一種通用的語言，每個NoSQL數據庫都有自己的API和語法，擅長的業務場景；
4.NoSQL中的產品種類：
（1）MongoDB，文檔型NoSQL數據庫，擅長CMS系統（內容管理系統）
（2）Redis，內存數據庫，數據結構服務器，號稱瑞士軍刀（精巧），功能強大，輕量級
（3）HBase，hadoop生態系統中原生的一種NoSQL數據庫，重量級的分佈式NoSQL數據庫，用於存儲海量數據
（4）Cassandra，hadoop生態系統中原生的一種分佈式NoSQL數據庫，後起之秀
NoSQL 和SQL數據的比較：
1.適用的場景不同，SQL數據庫適用於關係特別複雜的數據查詢場景，NoSQL反之
2.“事務”特性的支持：SQL對事務的支持非常完善，而NoSQL基本不支持事務（Redis部分支持事務）
3.兩者在不斷的取長補短，呈現融合趨勢
1.Redis概念
REmote Dlctionary Server(Redis)是一個由 Salvatore Sanfilippo寫的開源的、高性能的、使用ANSI C語言編寫，遵守BSD協議、支持網絡、可基於內存亦可持久化的日誌型，key-value存儲系統，並提供多種語言的API。
Redis常被稱作是一款key-value內存存儲系統或者內存數據庫，同時支持豐富的數據結構，又被稱作爲一種數據結構服務器，因爲其值可以是字符串（String）,哈希（Map），列表（list），集合（sets），有序集合（sorted sets）等類型。
Redis與其他key_value緩存產品的3個特點：
1.Redis支持數據的持久化，可以將內存中的數據存儲到磁盤，下次啓動後再加載到內存中
2.Redis支持不僅是簡單的key_value類型的數據，value的值還可以是list，set，hash，zset等其他複雜數據結構
3.Redis支持數據的備份，即master-slave模式的數據備份。
2.Redis優勢
1.性能極高：Redis能讀的速度是110000次/s,寫的速度是81000次/s；
2.豐富的數據類型：Redis支持二進制案例的String，List，Hash，Set及Sorted Set數據類型操作；
3.原子操作：Redis的所有操作都是原子性的，同時Redis還支持幾個操作合併後的原子性執行；（是否完全支持事務待定）
4.豐富的特性：Redis還支持Publish/Subscribe,通知key過期，支持高可用集羣等特性；
5.數據持久化機制：
持久化機制有兩種：
1.RDB方式：定期將內存數據dump到磁盤
2.AOF（append only file）持久化機制：用記日誌的方式記錄每一條數據更新操作，一旦出現災難事件，可以通過日誌重放來恢復整個數據庫
3.Redis 適用場景
1.TopN需求：取最新的n個數據，如讀取作家博客最新的50篇文章，通過List實現按時間排序的數據的高效獲取
2.排行榜應用：以特定條件爲排序標準，將其設成sorted set的score，進而實現高效獲取
3.需要精準設定過期時間的應用：把sorted set 的 sorted 值設置成過期時間的時間戳，那麼就可以簡單地通過過期時間排序，定時清除過期數據
4.計數器應用：Redis的命令都是原子性的，可以輕鬆地利用INCR，DECR命令來構建計數器系統
5.去除大量數據中的重複數據：將數據放入set中，就能實現對重複數據的排除
6.構建隊列系統：使用list 可以構建隊列系統，使用sorted set 甚至 可以構建有優先級的隊列系統
7.實時系統，反垃圾系統：通過上面說到的 set 功能，你可以知道一個終端用戶是否進行了某個操作，可以找到其操作的集合並進行分析統計對比等
8.Publish/SubScribe構建實時消息系統
9.緩存（會話，商品列表，評論列表，經常查詢的數據等）
4.Redis存儲的數據結構詳解
String--字符串
String是Redis最基本的類型，一個key對應一個value，String類型是二進制安全的，可以包含任何數據比如JPG圖片或者序列化對象， 一個鍵最大能存儲512M
操作命令
List--列表
Redis列表是簡單的字符串列表，按照插入順序排序。可以添加一個元素到列表的頭部或者尾部
操作命令
典型需求：
任務調度系統：
生產者不斷產生任務，放入task-queue排隊， 消費者不斷拿出來任務來處理，同時放入一個temp-queue暫存，如果任務處理成功，則清除temp-queue，否則，將任務彈回task-queue。
Set--集合
Redis的Set是string類型的無序集合
集合是通過哈希表實現的，所以添加，刪除，查找的複雜度都是O(1)
ZSet--有序集合
ZSet 和 Set 一樣也是String 類型元素的集合，且不允許重複的成員。
不同的是每個元素都會關聯一個double類型的分數。Redis 正是通過分數來爲集合中成員進行從小到大的排序。
ZSet的成員是唯一的，但分數（score）卻可以重複。
Hash--哈希表
Redis Hash 是一個鍵值對集合
Redis Hash類型可以看成具有 String Key 和 String Value 的 map 容器
Redis Hash是一個 String 類型的field 和value 的映射表，Hash 特別適合用存儲對象。
鍵值相關命令
服務器相關命令
5.Redis事務
可以一次執行多個命令，本質是一組命令的集合。一個事務中的所有命令都會序列化，按順序地串行化執行而不會被其他命令插入，不需加塞（隔離性）
命令：
discard:取消事務放棄執行事務塊內的所有命令
exec：執行事務塊內的命令
multi：標記一個事務塊開始
unwatch：取消watch 對所有key的監視
watch：監視一個或多個key,如果在事務執行之前被其他命令所改動，那麼事務將被打斷
Redis事務執行過程中不保證原子性：Redis 同一個事務中如果一條命令執行失敗，其後命令仍然會被執行，沒有回滾。
運行前監測中，事務中間一條命令語法寫錯了，則全部撤銷
運行時報出異常，只撤銷異常的語句
6.Redis高可用
在Redis中，實現高可用的技術主要包括持久化、複製、哨兵、集羣
持久化
將數據保存在硬盤中，保證數據不會因進程退出而丟失。
主從複製
複製是高可用Redis的基礎，哨兵和集羣都是在複製基礎上實現的高可用，複製主要實現了數據的多機備份，以及對於讀操作的負載均衡和簡單的故障恢復。缺陷：故障恢復無法自動化；寫操作無法負載均衡，存儲能力受到單機的限制。
哨兵
哨兵在複製的基礎上，哨兵實現了自動化的故障恢復。缺陷：寫操作無法負載均衡，存儲能力受到單機的限制。
集羣
通過集羣，Redis解決了寫操作無法負載均衡，以及存儲能力受到單機限制的問題，實現了較爲完善的高可用方案。
Redis持久化
Redis持久化分爲RDB持久化和AOF持久化：
RDB：將Redis在內存中的數據庫記錄定時dump到磁盤上；
AOF：將Redis的操作日誌依次以追加的方式寫入到磁盤文件中；
RDB方式
有2個觸發條件：
1.手動方式
2.自動觸發
AOF方式
AOF 比快照方式有更好的持久化性，是由於在使用 AOF 持久化方式時，Redis 會將每一個收
到的寫命令都通過 write 函數追加到文件中(默認是 appendonly.aof)。當 Redis 重啓時會通過
重新執行文件中保存的寫命令來在內存中重建整個數據庫的內容。
當然由於 os 會在內核中緩存 write 做的修改，所以可能不是立即寫到磁盤上。這樣 AOF 方
式的持久化也還是有可能會丟失部分修改。不過我們可以通過配置文件告訴 redis 我們想要
通過 fsync 函數強制 os 寫入到磁盤的時機。有三種方式如下（默認是：每秒 fsync 一次）：
兩種持久化方式的總結：
相同數據集的數據 AOF文件要遠大於 rdb 文件，恢復速度慢於 rdb
AOF 運行效率要慢於 rdb，每秒同步策略效率較好，不同步效率和 rdb 相同
Redis 還能對 AOF 文件進行後臺重寫,使得 AOF 文件的體積不至於過大
Redis主從複製
特點：
過程：
配置slave服務器只需要在配置文件中加入如下配置：
slaveof hadoop02 6379 #指定 master 的 ip 和端口
Redis哨兵
一種高可用的redis部署方案。在集羣中的redis-master服務掛掉時，無需人爲干預，即可通過哨兵集羣的自我調 整，實現redis服務的持續可用。
哨兵的作用：
1、監控redis進行狀態，包括master和slave
2、當master down機，能自動將slave切換成master
一般情況下哨兵和主從複製一起使用，保證Redis的高可用
Redis分佈式集羣
架構細節：
1、所有的 redis 節點彼此互聯(ping-pong 機制)，內部使用二進制協議優化傳輸速度和帶寬。
2、節點的 fail 是通過集羣中超過半數的節點檢測失效時才生效。
3、客戶端與 redis 節點直連,不需要中間 proxy 層。客戶端不需要連接集羣所有節點，連接集
羣中任何一個可用節點即可。
4、redis-cluster 把所有的物理節點映射到[0-16383]slot 上，cluster 負責維護 node <-> slot <->
value
Redis 集羣中內置了 16384 個哈希槽，當需要在 Redis 集羣中放置一個 key-value 時，redis 先
對 key 使用 CRC16 算法算出一個結果，然後把結果對 16384 求餘數，這樣每個 key 都會對應
一個編號在 0-16383 之間的哈希槽，redis 會根據節點數量大致均等的將哈希槽映射到不同的
節點
Redis 容錯：
1、 投票過程是集羣中所有 master 參與，如果半數以上 master 節點與 master 節點通信超時
(cluster-node-timeout)，認爲當前 master 節點掛掉.
2、 什麼時候整個集羣不可用(cluster_state:fail)？如果集羣任意 master 掛掉，且當前 master
沒有 slave.集羣進入 fail 狀態,也可以理解成集羣的 slot 映射[0-16383]不完整時進入 fail
狀態。redis-3.0.0.rc1 加入 cluster-require-full-coverage 參數，默認關閉，打開集羣兼容部
分失敗。如果集羣超過半數以上 master 掛掉，無論是否有 slave，集羣進入 fail 狀態。
附錄Redis.conf配置文件參數說明
