超强、超详细Redis数据库入门教程

发表于:2017-7-26 10:29  作者:redis   来源:脚本之家

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  【redis是什么】
  redis是一个开源的、使用C语言编写的、支持网络交互的、可基于内存也可持久化的Key-Value数据库。
  redis的官网地址,非常好记,是redis.io。(特意查了一下,域名后缀io属于国家域名,是british Indian Ocean territory,即英属印度洋领地)
  目前,Vmware在资助着redis项目的开发和维护。
  【redis的作者何许人也】
  开门见山,先看照片:
  是不是出乎了你的意料,嗯,高手总会有些地方与众不同的。
  这位便是redis的作者,他叫Salvatore Sanfilippo,来自意大利的西西里岛,现在居住在卡塔尼亚。目前供职于Pivotal公司。
  他使用的网名是antirez,如果你有兴趣,可以去他的博客逛逛,地址是antirez.com,当然也可以去follow他的github,地址是http://github.com/antirez。
  【谁在使用redis】
  Blizzard、digg、stackoverflow、github、flickr …
  【学会安装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、value
  127.0.0.1:6379> 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"
  OK
  127.0.0.1:6379> get mynum
  "2"
  127.0.0.1:6379> incr mynum
  (integer) 3
  127.0.0.1:6379> 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
  //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"
  定一个范围来提取元素。我们来看几个例子:
  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】
  redis的集合,是一种无序的集合,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) 1
  127.0.0.1:6379> 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yourset
  127.0.0.1:6379> sadd yourset "1" 
  (integer) 1
  127.0.0.1:6379> sadd yourset "2"
  (integer) 1
  127.0.0.1:6379> smembers yourset
  1) "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),还很体贴的提供了有序集合(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3
  127.0.0.1:6379> 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2
  127.0.0.1:6379> 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。
  【聊聊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。
  【聊聊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。
  【聊聊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。
  我们通过配置redis.conf中的appendonly yes就可以打开AOF功能。如果有写操作(如SET等),redis就会被追加到AOF文件的末尾。
  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。
  如果在追加日志时,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。
  因为采用了追加方式,如果不做任何处理的话,AOF文件会变得越来越大,为此,redis提供了AOF文件重写(rewrite)机制,即当AOF文件的大小超过所设定的阈值时,redis就会启动AOF文件的内容压缩,只保留可以恢复数据的最小指令集。举个例子或许更形象,假如我们调用了100次INCR指令,在AOF文件中就要存储100条指令,但这明显是很低效的,完全可以把这100条指令合并成一条SET指令,这就是重写机制的原理。
  在进行AOF重写时,仍然是采用先写临时文件,全部完成后再替换的流程,所以断电、磁盘满等问题都不会影响AOF文件的可用性,这点大家可以放心。
  AOF方式的另一个好处,我们通过一个“场景再现”来说明。某同学在操作redis时,不小心执行了FLUSHALL,导致redis内存中的数据全部被清空了,这是很悲剧的事情。不过这也不是世界末日,只要redis配置了AOF持久化方式,且AOF文件还没有被重写(rewrite),我们就可以用最快的速度暂停redis并编辑AOF文件,将最后一行的FLUSHALL命令删除,然后重启redis,就可以恢复redis的所有数据到FLUSHALL之前的状态了。是不是很神奇,这就是AOF持久化方式的好处之一。但是如果AOF文件已经被重写了,那就无法通过这种方法来恢复数据了。
  虽然优点多多,但AOF方式也同样存在缺陷,比如在同样数据规模的情况下,AOF文件要比RDB文件的体积大。而且,AOF方式的恢复速度也要慢于RDB方式。
  如果你直接执行BGREWRITEAOF命令,那么redis会生成一个全新的AOF文件,其中便包括了可以恢复现有数据的最少的命令集。
  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
  【聊聊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。


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