Redis的詳細介紹和應用

本篇內容主要講解“Redis的詳細介紹和應用”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學習“Redis的詳細介紹和應用”吧!

Redis是什么

　　Redis是一個開源(BSD許可)的內存中的數據結構存儲，用作數據庫、緩存和消息中間件。它支持多種數據結構，如字符串、哈希表、列表、無序集合、有序集合的范圍查詢，位圖、基數統計和地理空間索引的與查詢。Redis內置復制、Lua腳本、LRU回收、事務和不同級別的磁盤持久化，并通過哨兵和自動分區提供高可用性集群。

單線程結構

• 純內存數據庫，瓶頸不在內存，在于網絡IO

• 單線程，避免頻繁切換上下文

• 異步阻塞I/O（多路復用）

持久化

RDB（Redis DataBase）持久化

• 快照

• 優點：適合備份、還原、恢復數據快、最大化 Redis 的性能

• 缺點：兩次快照間的數據會丟失、數據集比較龐大時， fork() 可能會非常耗時

AOF（Append Only File）持久化

• 日志

• 優點：數據完整性高、可讀性高、可重寫（重寫后的新 AOF 文件包含了恢復當前數據集所需的最小命令集合）

• 缺點：體積大、慢于RDB、有bug

事務

multi開啟事務，exec執行事務

　　可以看到，redis事務實現原理是將要執行的命令，存儲到一個隊列中，依次執行，報錯時停止并取消事務，不報錯則提交事務。

例外：不會回滾的情況：

當一個事務中某一條（多條）命令加入隊列不報錯，執行時才會報錯，則redis會忽略錯誤繼續執行。

　　使用watch監視一個(或多個) key ，如果在事務執行之前這個(或這些) key 被其他命令所改動，那么事務將被打斷。當exec被調用時， 不管事務是否成功執行， 對所有鍵的監視都會被取消。或者調用unwatch手動取消監控。

管道

• pipeline通過減少客戶端與redis的通信次數來實現降低往返延時時間，而且Pipeline 實現的原理是隊列，而隊列的原理是時先進先出，這樣就保證數據的順序性。

• 適用場景：批量操作、可靠性要求不高、

Lua腳本

　　Lua是一個高效的輕量級腳本語言，用標準C語言編寫并以源代碼形式開放， 其設計目的是為了嵌入應用程序中，從而為應用程序提供靈活的擴展和定制功能，從定義上來說， Redis 中的腳本本身就是一種事務， 所以任何在事務里可以完成的事， 在腳本里面也能完成。 并且一般來說， 使用腳本要來得更簡單，并且速度更快。

• 通過lua腳本可以原子執行多條redis命令

• 執行lua腳本期間，會阻塞所有命令操作

使用腳本的好處

• 減少網絡開銷，在Lua腳本中可以把多個命令放在同一個腳本中運行

• 原子操作，redis會將整個腳本作為一個整體執行，中間不會被其他命令插入。換句話說，編寫腳本的過程中無需擔心會出現競態條件

• 復用性，客戶端發送的腳本會永遠存儲在redis中，這意味著其他客戶端可以復用這一腳本來完成同樣的邏輯

多數據庫支持

默認支持16個數據庫；可以理解為一個命名空間

跟關系型數據庫不一樣的點

1. redis不支持自定義數據庫名詞

2. 每個數據庫不能單獨設置授權

3. 每個數據庫之間并不是完全隔離的。 可以通過flushall命令清空redis實例面的所有數據庫中的數據

通過 select dbid 去選擇不同的數據庫命名空間 。 dbid的取值范圍默認是0 -15

分布式集群

　　Redis Cluster中，Sharding采用slot(槽)的概念，一共分成16384個槽，這有點兒類似前面講的pre sharding思路。對于每個進入Redis的鍵值對，根據key進行散列，分配到這16384個slot中的某一個中。使用的hash算法也比較簡單，就是CRC16后16384取模。Redis集群中的每個node(節點)負責分攤這16384個slot中的一部分，也就是說，每個slot都對應一個node負責處理。當動態添加或減少node節點時，需要將16384個槽做個再分配，槽中的鍵值也要遷移。當然，這一過程，在目前實現中，還處于半自動狀態，需要人工介入。Redis集群，要保證16384個槽對應的node都正常工作，如果某個node發生故障，那它負責的slots也就失效，整個集群將不能工作。為了增加集群的可訪問性，官方推薦的方案是將node配置成主從結構，即一個master主節點，掛n個slave從節點。這時，如果主節點失效，Redis Cluster會根據選舉算法從slave節點中選擇一個上升為主節點，整個集群繼續對外提供服務。這非常類似服務器節點通過Sentinel監控架構成主從結構，只是Redis Cluster本身提供了故障轉移容錯的能力。

• redis sharding

• codis

• twemproxy

支持的數據類型、常用命令、常用場景

String

默認存儲最大容量為512M

常用命令：set、get、incr、decr、append、strlen、mget、setnx

• set+get：緩存、單點登錄

• bitmap：用戶上線次數統計

• incr：計數器、限速器

List

有序，可重復

常用命令：lpush、rpush、lpop、rpop、llen、lrange、lrem、lset

• lpush+lpop：Stack(棧)

• lpush+rpop：Queue（隊列）

• lpush+ltrim：Capped Collection（有限集合）

• lpush+brpop：Message Queue（消息隊列）

• blpop：事件提醒（替代輪詢）

Hash

不支持數據類型的嵌套

適合存儲對象

常用命令：hset、hget、[hmset](http://doc.redisfans.com/hash/hmset ,.html)、hmget、hgetall、hexists、hincrby、hsetnx、hdel

Set

無序、不重復

常用命令：sadd、srem、smembers、sdiff、sunion、sinter

• sadd：標簽

• sinter：交集

• sunion：并集

SortedSet

有序、不重復

常用命令：zadd、zrange

• zcount：統計信息

• zrevrange：排行榜

key

常用命令：expire、ttl

Script

常用命令：eval

Redis安裝

安裝

首先，到redis官網找到要安裝的redis版本，Redis下載頁，我們這里選用v4.0.11，依次執行下面命令：

# wget http://download.redis.io/releases/redis-4.0.11.tar.gz
# tar xzf redis-4.0.11.tar.gz
# cd redis-4.0.11
# make

到此安裝完成，然后可以通過make test測試編譯狀態

# make test

無報錯完成編譯應該會有這樣的輸出：

報錯：需要tcl 8.5以上來運行redis test

You need tcl 8.5 or newer in order to run the Redis test make: *** [test] Error 1

下面安裝tcl8.6.1：

# wget http://downloads.sourceforge.net/tcl/tcl8.6.1-src.tar.gz
# sudo tar xzvf tcl8.6.1-src.tar.gz
# cd tcl8.6.1/unix/
# sudo ./configure
# sudo make
# sudo make install

再次運行make test，沒問題之后，運行最后一步，完成安裝：

# make install

直接啟動：

# ./redis-server ../redis.conf

后臺啟動redis，只需修改redis.conf配置文件的daemonize yes，再次啟動即可。

安裝啟動相關命令

啟動redis服務器：

# ./redis-server ../redis.conf

停止redis服務:

# ./redis-cli shutdown

連接本地啟動好的redis：

# redis-cli

根據ip端口連接redis：

# redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379

查看當前是否設置了密碼

127.0.0.1:6379> config get requirepass
1) "requirepass"
2) ""

設置密碼

127.0.0.1:6379> config set requirepass 123456 //密碼是123456
OK

使用總結

關于key

• 建議key不要太長，不要超過1024字節，占用內存且會降低查詢效率

• 建議統一命名規則，例如：String:001:zhangsan:age

使用 bitmap 實現用戶上線次數統計

　　Bitmap 對于一些特定類型的計算非常有效。

　　假設現在我們希望記錄自己網站上的用戶的上線頻率，比如說，計算用戶 A 上線了多少天，用戶 B 上線了多少天，諸如此類，以此作為數據，從而決定讓哪些用戶參加 beta 測試等活動 —— 這個模式可以使用 SETBIT 和 BITCOUNT 來實現。

　　比如說，每當用戶在某一天上線的時候，我們就使用 SETBIT ，以用戶名作為 key ，將那天所代表的網站的上線日作為 offset 參數，并將這個 offset 上的為設置為 1 。

　　舉個例子，如果今天是網站上線的第 100 天，而用戶 peter 在今天閱覽過網站，那么執行命令 SETBIT peter 100 1 ；如果明天 peter 也繼續閱覽網站，那么執行命令 SETBIT peter 101 1 ，以此類推。

　　當要計算 peter 總共以來的上線次數時，就使用 BITCOUNT 命令：執行 BITCOUNT peter ，得出的結果就是 peter 上線的總天數。

　　更詳細的實現可以參考博文(墻外) Fast, easy, realtime metrics using Redis bitmaps 。

緩存

緩存一致性

• 先更新庫數據，再刪除緩存

緩存擊穿和緩存雪崩

分布式鎖的實現

setnx+lua實現

public class RedisTool {

    private static final String LOCK_SUCCESS = "OK";
    private static final String SET_IF_NOT_EXIST = "NX";
    private static final String SET_WITH_EXPIRE_TIME = "PX";
    private static final Long RELEASE_SUCCESS = 1L;

    // 獲取鎖
    public static boolean getLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId, int expireTime) {

        String result = jedis.set(lockKey, requestId, SET_IF_NOT_EXIST, SET_WITH_EXPIRE_TIME, expireTime);

        if (LOCK_SUCCESS.equals(result)) {
            return true;
        }
        return false;

    }

	// 釋放鎖
    public static boolean releaseLock(Jedis jedis, String lockKey, String requestId) {

        String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
        Object result = jedis.eval(script, Collections.singletonList(lockKey), Collections.singletonList(requestId));

        if (RELEASE_SUCCESS.equals(result)) {
            return true;
        }
        return false;
    }
}

到此，相信大家對“Redis的詳細介紹和應用”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是億速云網站，更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢，關注我們，繼續學習！