Redis 基礎

Redis 基礎

一、Redis

         Redis是一個開源（BSD許可），內存存儲的數據結構服務器，可用作數據庫，高速緩存和消息隊列代理。它支持字符串、哈希表、列表、集合、有序集合，位圖，hyperloglogs等數據類型。內置複製、Lua腳本、LRU收回、事務以及不同級別磁盤持久化功能，同時通過RedisSentinel提供高可用，通過RedisCluster提供自動分區。

Redis是一個開源的使用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數據庫，並提供多種語言的API。它通常被稱爲數據結構服務器，因爲值（value）可以是 字符串(String), 哈希(Map), 列表(list), 集合(sets) 和 有序集合(sorted sets)等類型。

1.1、Redis的特點及優勢

   Redis 是完全開源免費的，遵守BSD協議，是一個高性能的key-value數據庫。Redis 與其他 key - value 緩存產品有以下三個特點：

•   Redis支持數據的持久化，可以將內存中的數據保持在磁盤中，重啓的時候可以再次加載進行使用。

•   Redis不僅僅支持簡單的key-value類型的數據，同時還提供list，set，zset，hash等數據結構的存儲。

•   Redis支持數據的備份，即master-slave模式的數據備份。

1、Redis 優勢

•   性能極高 – Redis能讀的速度是110000次/s,寫的速度是81000次/s 。

•   豐富的數據類型 – Redis支持二進制案例的 Strings, Lists, Hashes,Sets 及 Ordered Sets 數據類型操作。

•  原子 – Redis的所有操作都是原子性的，同時Redis還支持對幾個操作全並後的原子性執行。

•   豐富的特性 – Redis還支持 publish/subscribe, 通知, key 過期等等特性。

2、其他key-value存儲有什麼不同

        Redis有着更爲複雜的數據結構並且提供對他們的原子性操作，這是一個不同於其他數據庫的進化路徑。Redis的數據類型都是基於基本數據結構的同時對程序員透明，無需進行額外的抽象。

    Redis運行在內存中但是可以持久化到磁盤，所以在對不同數據集進行高速讀寫時需要權衡內存，應爲數據量不能大於硬件內存。在內存數據庫方面的另一個優點是，相比在磁盤上相同的複雜的數據結構，在內存中操作起來非常簡單，這樣Redis可以做很多內部複雜性很強的事情。同時，在磁盤格式方面他們是緊湊的以追加的方式產生的，因爲他們並不需要進行隨機訪問。

Redis教程參看網站：http://www.redis.net.cn/tutorial/3503.html

1.2、Redis的安裝與配置

1、Ubuntu 下安裝

在 Ubuntu 系統安裝 Redi 可以使用以下命令:

sudo apt-get update
sudo apt-get install redis-server

啓動 Redis

redis-server

查看 redis 是否啓動

redis-cli

以上命令將打開以下終端：

redis 127.0.0.1:6379>

127.0.0.1 是本機 IP ，6379 是 redis 服務端口。現在我們輸入 PING 命令。

redis 127.0.0.1:6379> ping

PONG

以上說明我們已經成功安裝了redis。

2、Redis基本命令

1）redis配置認證密碼

redis配置文件通常在/etc/redis.conf中，打開配置文件找到

#requirepass foobared

2）啓動、停止

sudo serviceredis restart 

#或者 

sudo serviceredis stop 

sudoredis-server /etc/redis/redis.conf

2、Redis的配置

Redis 的配置文件位於 Redis 安裝目錄下，文件名爲 redis.conf。可以通過修改 redis.conf 文件來修改配置。redis.conf 配置項說明如下：

•  Redis默認不是以守護進程的方式運行，可以通過該配置項修改，使用yes啓用守護進程

               daemonize no

•   當Redis以守護進程方式運行時，Redis默認會把pid寫入/var/run/redis.pid文件，可以通過pidfile指定

              pidfile /var/run/redis.pid

•   指定Redis監聽端口，默認端口爲6379

                port 6379

•   綁定的主機地址

                bind 127.0.0.1

•  當客戶端閒置多長時間後關閉連接，如果指定爲0，表示關閉該功能

               timeout 300

•  指定日誌記錄級別，Redis總共支持四個級別：debug、verbose、notice、warning，默認爲verbose

                loglevel verbose

•   日誌記錄方式，默認爲標準輸出，如果配置Redis爲守護進程方式運行，而這裏又配置爲日誌記錄方式爲標準輸出，則日誌將會發送給/dev/null

                logfile stdout

•   設置數據庫的數量，默認數據庫爲0，可以使用SELECT <dbid>命令在連接上指定數據庫id

                databases 16

•   指定在多長時間內，有多少次更新操作，就將數據同步到數據文件，可以多個條件配合

             save <seconds> <changes>
             Redis默認配置文件中提供了三個條件：
             save 900 1
             save 300 10
             save 60 10000
              分別表示900秒（15分鐘）內有1個更改，300秒（5分鐘）內有10個更改以及60秒內有10000個更改。

•   指定存儲至本地數據庫時是否壓縮數據，默認爲yes，Redis採用LZF壓縮，如果爲了節省CPU時間，可以關閉該選項，但會導致數據庫文件變的巨大

               rdbcompression yes

•   指定本地數據庫文件名，默認值爲dump.rdb

             dbfilename dump.rdb

•   指定本地數據庫存放目錄

                dir ./

•  設置當本機爲slav服務時，設置master服務的IP地址及端口，在Redis啓動時，它會自動從master進行數據同步

               slaveof <masterip> <masterport>

•   當master服務設置了密碼保護時，slav服務連接master的密碼

                masterauth <master-password>

•   設置Redis連接密碼，如果配置了連接密碼，客戶端在連接Redis時需要通過AUTH <password>命令提供密碼，默認關閉

                requirepass foobared

•  設置同一時間最大客戶端連接數，默認無限制，Redis可以同時打開的客戶端連接數爲Redis進程可以打開的最大文件描述符數，如果設置 maxclients 0，表示不作限制。當客戶端連接數到達限制時，Redis會關閉新的連接並向客戶端返回max number of clientsreached錯誤信息

              maxclients 128

•   指定Redis最大內存限制，Redis在啓動時會把數據加載到內存中，達到最大內存後，Redis會先嚐試清除已到期或即將到期的Key，當此方法處理 後，仍然到達最大內存設置，將無法再進行寫入操作，但仍然可以進行讀取操作。Redis新的vm機制，會把Key存放內存，Value會存放在swap區

              maxmemory <bytes>

•   指定是否在每次更新操作後進行日誌記錄，Redis在默認情況下是異步的把數據寫入磁盤，如果不開啓，可能會在斷電時導致一段時間內的數據丟失。因爲 redis本身同步數據文件是按上面save條件來同步的，所以有的數據會在一段時間內只存在於內存中。默認爲no

              appendonly no

•   指定更新日誌文件名，默認爲appendonly.aof

                 appendfilename appendonly.aof

•   指定更新日誌條件，共有3個可選值：no：表示等操作系統進行數據緩存同步到磁盤（快）；always：表示每次更新操作後手動調用fsync()將數據寫到磁盤（慢，安全）；     everysec：表示每秒同步一次（折衷，默認值）

               appendfsync everysec

•   指定是否啓用虛擬內存機制，默認值爲no，簡單的介紹一下，VM機制將數據分頁存放，由Redis將訪問量較少的頁即冷數據swap到磁盤上，訪問多的頁面由磁盤自動換出到內存中

              vm-enabled no

•   虛擬內存文件路徑，默認值爲/tmp/redis.swap，不可多個Redis實例共享

              vm-swap-file /tmp/redis.swap

•   將所有大於vm-max-memory的數據存入虛擬內存,無論vm-max-memory設置多小,所有索引數據都是內存存儲的(Redis的索引數據 就是keys),也就是說,當vm-max-memory設置爲0的時候,其實是所有value都存在於磁盤。默認值爲0

              vm-max-memory 0

•   Redis swap文件分成了很多的page，一個對象可以保存在多個page上面，但一個page上不能被多個對象共享，vm-page-size是要根據存儲的 數據大小來設定的，作者建議如果存儲很多小對象，page大小最好設置爲32或者64bytes；如果存儲很大大對象，則可以使用更大的page，如果不 確定，就使用默認值

                vm-page-size 32

•   設置swap文件中的page數量，由於頁表（一種表示頁面空閒或使用的bitmap）是在放在內存中的，，在磁盤上每8個pages將消耗1byte的內存。

                 vm-pages 134217728

•   設置訪問swap文件的線程數,最好不要超過機器的核數,如果設置爲0,那麼所有對swap文件的操作都是串行的，可能會造成比較長時間的延遲。默認值爲4

                 vm-max-threads 4

•   設置在向客戶端應答時，是否把較小的包合併爲一個包發送，默認爲開啓

                glueoutputbuf yes

•   指定在超過一定的數量或者最大的元素超過某一臨界值時，採用一種特殊的哈希算法

                hash-max-zipmap-entries 64

                hash-max-zipmap-value512

•   指定是否激活重置哈希，默認爲開啓

               activerehashing yes

•   指定包含其它的配置文件，可以在同一主機上多個Redis實例之間使用同一份配置文件，而同時各個實例又擁有自己的特定配置文件

               include /path/to/local.conf

使用Java操作數據庫，需要下載驅動包，下載 jedis.jar，確保下載最新驅動包。

1.3、Redis的應用場景

1、取最新N個數據的操作

       比如典型的取你網站的最新文章，通過下面方式，我們可以將最新的5000條評論的ID放在Redis的List集合中，並將超出集合部分從數據庫獲取

l  使用LPUSHlatest.comments<ID>命令，向list集合中插入數據

l  插入完成後再用LTRIM latest.comments0 5000命令使其永遠只保存最近5000個ID

如果你還有不同的篩選維度，比如某個分類的最新N條，那麼你可以再建一個按此分類的List，只存ID的話，Redis是非常高效的。

2、排行榜應用，取TOP N操作

這個需求與上面需求的不同之處在於，前面操作以時間爲權重，這個是以某個條件爲權重，比如按頂的次數排序，這時候就需要我們的sorted set出馬了，將你要排序的值設置成sorted set的score，將具體的數據設置成相應的value，每次只需要執行一條ZADD命令即可。

3、需要精準設定過期時間的應用

比如你可以把上面說到的sorted set的score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，定時清除過期數據了，不僅是清除Redis中的過期數據，你完全可以把Redis裏這個過期時間當成是對數據庫中數據的索引，用Redis來找出哪些數據需要過期刪除，然後再精準地從數據庫中刪除相應的記錄

4、計數器應用

Redis的命令都是原子性的，你可以輕鬆地利用INCR，DECR命令來構建計數器系統

5、Uniq操作，獲取某段時間所有數據排重值

這個使用Redis的set數據結構最合適了，只需要不斷地將數據往set中扔就行了，set意爲集合，所以會自動排重。

6、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。沒有做不到，只有想不到

7、Pub/Sub構建實時消息系統

Redis的Pub/Sub系統可以構建實時的消息系統，比如很多用Pub/Sub構建的實時聊天系統的例子。

8、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。

9、緩存

這個不必說了，性能優於Memcached，數據結構更多樣化。