Redis的7000字筆記總結(jié)，超詳細(xì)！

liqualife 2020-01-10

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作者：王爺科技

Redis 簡介 & 優(yōu)勢

Redis 數(shù)據(jù)類型
發(fā)布訂閱
訂閱者的客戶端顯示如下
事務(wù)
持久化
復(fù)制
哨兵
分片

Redis 簡介

Redis 是完全開源免費(fèi)的，遵守 BSD 協(xié)議，是一個(gè)高性能的 key - value 數(shù)據(jù)庫

Redis 與其他 key - value 緩存產(chǎn)品有以下三個(gè)特點(diǎn)：

Redis 支持?jǐn)?shù)據(jù)持久化，可以將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)保存在磁盤中，重啟的時(shí)候可以再次加載進(jìn)行使用。
Redis 不僅僅支持簡單的 key - value 類型的數(shù)據(jù)，同時(shí)還提供 list，set，zset，hash 等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)
Redis 支持?jǐn)?shù)據(jù)的備份，即 master - slave 模式的數(shù)據(jù)備份

Redis 優(yōu)勢

性能極高 – Redis 讀的速度是 110000 次 /s, 寫的速度是 81000 次 /s 。
豐富的數(shù)據(jù)類型 - Redis 支持二進(jìn)制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 數(shù)據(jù)類型操作。
原子性 - Redis 的所有操作都是原子性的，意思就是要么成功執(zhí)行要么失敗完全不執(zhí)行。單個(gè)操作是原子性的。多個(gè)操作也支持事務(wù)，即原子性，通過 MULTI 和 EXEC 指令包起來。
其他特性 - Redis 還支持 publish/subscribe 通知，key 過期等特性。

Redis 數(shù)據(jù)類型

Redis 支持 5 中數(shù)據(jù)類型：string（字符串），hash（哈希），list（列表），set（集合），zset（sorted set：有序集合）

string

string 是 redis 最基本的數(shù)據(jù)類型。一個(gè) key 對應(yīng)一個(gè) value。

string 是二進(jìn)制安全的。也就是說 redis 的 string 可以包含任何數(shù)據(jù)。比如 jpg 圖片或者序列化的對象。

string 類型是 redis 最基本的數(shù)據(jù)類型，string 類型的值最大能存儲(chǔ) 512 MB。

理解：string 就像是 java 中的 map 一樣，一個(gè) key 對應(yīng)一個(gè) value

127.0.0.1:6379> set hello world
OK
127.0.0.1:6379> get hello
'world'

hash

Redis hash 是一個(gè)鍵值對（key - value）集合。

Redis hash 是一個(gè) string 類型的 key 和 value 的映射表，hash 特別適合用于存儲(chǔ)對象。

理解：可以將 hash 看成一個(gè) key - value 的集合。也可以將其想成一個(gè) hash 對應(yīng)著多個(gè) string。

與 string 區(qū)別：string 是一個(gè) key - value 鍵值對，而 hash 是多個(gè) key - value 鍵值對。

// hash-key 可以看成是一個(gè)鍵值對集合的名字,在這里分別為其添加了 sub-key1 : value1、
sub-key2 : value2、sub-key3 : value3 這三個(gè)鍵值對
127.0.0.1:6379> hset hash-key sub-key1 value1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hset hash-key sub-key2 value2
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hset hash-key sub-key3 value3
(integer) 1
// 獲取 hash-key 這個(gè) hash 里面的所有鍵值對
127.0.0.1:6379> hgetall hash-key
1) 'sub-key1'
2) 'value1'
3) 'sub-key2'
4) 'value2'
5) 'sub-key3'
6) 'value3'
// 刪除 hash-key 這個(gè) hash 里面的 sub-key2 鍵值對
127.0.0.1:6379> hdel hash-key sub-key2
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hget hash-key sub-key2
(nil)
127.0.0.1:6379> hget hash-key sub-key1
'value1'
127.0.0.1:6379> hgetall hash-key
1) 'sub-key1'
2) 'value1'
3) 'sub-key3'
4) 'value3'

list

Redis 列表是簡單的字符串列表，按照插入順序排序。我們可以網(wǎng)列表的左邊或者右邊添加元素。

127.0.0.1:6379> rpush list-key v1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> rpush list-key v2
(integer) 2
127.0.0.1:6379> rpush list-key v1
(integer) 3
127.0.0.1:6379> lrange list-key 0 -1
1) 'v1'
2) 'v2'
3) 'v1'
127.0.0.1:6379> lindex list-key 1
'v2'
127.0.0.1:6379> lpop list
(nil)
127.0.0.1:6379> lpop list-key
'v1'
127.0.0.1:6379> lrange list-key 0 -1
1) 'v2'
2) 'v1'

我們可以看出 list 就是一個(gè)簡單的字符串集合，和 Java 中的 list 相差不大，區(qū)別就是這里的 list 存放的是字符串。list 內(nèi)的元素是可重復(fù)的。

set

redis 的 set 是字符串類型的無序集合。集合是通過哈希表實(shí)現(xiàn)的，因此添加、刪除、查找的復(fù)雜度都是 O（1）

127.0.0.1:6379> sadd k1 v1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd k1 v2
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd k1 v3
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd k1 v1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> smembers k1
1) 'v3'
2) 'v2'
3) 'v1'
127.0.0.1:6379>
127.0.0.1:6379> sismember k1 k4
(integer) 0
127.0.0.1:6379> sismember k1 v1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> srem k1 v2
(integer) 1
127.0.0.1:6379> srem k1 v2
(integer) 0
127.0.0.1:6379> smembers k1
1) 'v3'
2) 'v1'

redis 的 set 與 java 中的 set 還是有點(diǎn)區(qū)別的。

redis 的 set 是一個(gè) key 對應(yīng)著多個(gè)字符串類型的 value，也是一個(gè)字符串類型的集合

但是和 redis 的 list 不同的是 set 中的字符串集合元素不能重復(fù)，但是 list 可以。

Zset

redis zset 和 set 一樣都是字符串類型元素的集合，并且集合內(nèi)的元素不能重復(fù)。

不同的是，zset 每個(gè)元素都會(huì)關(guān)聯(lián)一個(gè) double 類型的分?jǐn)?shù)。redis 通過分?jǐn)?shù)來為集合中的成員進(jìn)行從小到大的排序。

zset 的元素是唯一的，但是分?jǐn)?shù)（score）卻可以重復(fù)。

127.0.0.1:6379> zadd zset-key 728 member1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd zset-key 982 member0
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd zset-key 982 member0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> zrange zset-key 0 -1 withscores
1) 'member1'
2) '728'
3) 'member0'
4) '982'
127.0.0.1:6379> zrangebyscore zset-key 0 800 withscores
1) 'member1'
2) '728'
127.0.0.1:6379> zrem zset-key member1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrem zset-key member1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> zrange zset-key 0 -1 withscores
1) 'member0'
2) '982'

zset 是按照分?jǐn)?shù)的大小來排序的。

發(fā)布訂閱

一般不用 Redis 做消息發(fā)布訂閱。

簡介

Redis 發(fā)布訂閱 (pub/sub) 是一種消息通信模式：發(fā)送者 (pub) 發(fā)送消息，訂閱者 (sub) 接收消息。

Redis 客戶端可以訂閱任意數(shù)量的頻道。

下圖展示了頻道 channel1 ，以及訂閱這個(gè)頻道的三個(gè)客戶端 —— client2 、 client5 和 client1 之間的關(guān)系：

學(xué)Redis這篇就夠了

當(dāng)有新消息通過 PUBLISH 命令發(fā)送給頻道 channel1 時(shí)，這個(gè)消息就會(huì)被發(fā)送給訂閱它的三個(gè)客戶端：

學(xué)Redis這篇就夠了

實(shí)例

以下實(shí)例演示了發(fā)布訂閱是如何工作的。在我們實(shí)例中我們創(chuàng)建了訂閱頻道名為 redisChat:

127.0.0.1:6379> SUBsCRIBE redisChat
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) 'subscribe'
2) 'redisChat'

現(xiàn)在，我們先重新開啟個(gè) redis 客戶端，然后在同一個(gè)頻道 redisChat 發(fā)布兩次消息，訂閱者就能接收到消息。

127.0.0.1:6379> PUBLISH redisChat 'send message'
(integer) 1
127.0.0.1:6379> PUBLISH redisChat 'hello world'
(integer) 1
# 訂閱者的客戶端顯示如下
1) 'message'
2) 'redisChat'
3) 'send message'
1) 'message'
2) 'redisChat'
3) 'hello world'

發(fā)布訂閱常用命令

自行查閱

事務(wù)

redis 事務(wù)一次可以執(zhí)行多條命令，服務(wù)器在執(zhí)行命令期間，不會(huì)去執(zhí)行其他客戶端的命令請求。

事務(wù)中的多條命令被一次性發(fā)送給服務(wù)器，而不是一條一條地發(fā)送，這種方式被稱為流水線，它可以減少客戶端與服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)通信次數(shù)從而提升性能。

Redis 最簡單的事務(wù)實(shí)現(xiàn)方式是使用 MULTI 和 EXEC 命令將事務(wù)操作包圍起來。

批量操作在發(fā)送 EXEC 命令前被放入隊(duì)列緩存。
收到 EXEC 命令后進(jìn)入事務(wù)執(zhí)行，事務(wù)中任意命令執(zhí)行失敗，其余命令依然被執(zhí)行。也就是說 Redis 事務(wù)不保證原子性。
在事務(wù)執(zhí)行過程中，其他客戶端提交的命令請求不會(huì)插入到事務(wù)執(zhí)行命令序列中。

一個(gè)事務(wù)從開始到執(zhí)行會(huì)經(jīng)歷以下三個(gè)階段：

開始事務(wù)。
命令入隊(duì)。
執(zhí)行事務(wù)。

實(shí)例

以下是一個(gè)事務(wù)的例子，它先以 MULTI 開始一個(gè)事務(wù)，然后將多個(gè)命令入隊(duì)到事務(wù)中，最后由 EXEC 命令觸發(fā)事務(wù)，一并執(zhí)行事務(wù)中的所有命令：

redis 127.0.0.1:6379> MULTI
OK
redis 127.0.0.1:6379> SET book-name 'Mastering C++ in 21 days'
QUEUED
redis 127.0.0.1:6379> GET book-name
QUEUED
redis 127.0.0.1:6379> SADD tag 'C++' 'Programming' 'Mastering Series'
QUEUED
redis 127.0.0.1:6379> SMEMBERS tag
QUEUED
redis 127.0.0.1:6379> EXEC
1) OK
2) 'Mastering C++ in 21 days'
3) (integer) 3
4) 1) 'Mastering Series'
2) 'C++'
3) 'Programming'

單個(gè) Redis 命令的執(zhí)行是原子性的，但 Redis 沒有在事務(wù)上增加任何維持原子性的機(jī)制，所以 Redis 事務(wù)的執(zhí)行并不是原子性的。

事務(wù)可以理解為一個(gè)打包的批量執(zhí)行腳本，但批量指令并非原子化的操作，中間某條指令的失敗不會(huì)導(dǎo)致前面已做指令的回滾，也不會(huì)造成后續(xù)的指令不做。

這是官網(wǎng)上的說明 From redis docs on transactions:
It's important to note that even when a command fails, all the other commands in the queue are processed – Redis will not stop the processing of commands.

比如：

redis 127.0.0.1:7000> multi
OK
redis 127.0.0.1:7000> set a aaa
QUEUED
redis 127.0.0.1:7000> set b bbb
QUEUED
redis 127.0.0.1:7000> set c ccc
QUEUED
redis 127.0.0.1:7000> exec
1) OK
2) OK
3) OK

如果在 set b bbb 處失敗，set a 已成功不會(huì)回滾，set c 還會(huì)繼續(xù)執(zhí)行。

Redis 事務(wù)命令

下表列出了 redis 事務(wù)的相關(guān)命令：

序號命令及描述：

1. DISCARD 取消事務(wù)，放棄執(zhí)行事務(wù)塊內(nèi)的所有命令。

2. EXEC 執(zhí)行所有事務(wù)塊內(nèi)的命令。

3. MULTI 標(biāo)記一個(gè)事務(wù)塊的開始。

4. UNWATCH 取消 WATCH 命令對所有 key 的監(jiān)視。

5. WATCH key [key …]監(jiān)視一個(gè) (或多個(gè)) key ，如果在事務(wù)執(zhí)行之前這個(gè) (或這些) key 被其他命令所改動(dòng)，那么事務(wù)將被打斷。

持久化

Redis 是內(nèi)存型數(shù)據(jù)庫，為了保證數(shù)據(jù)在斷電后不會(huì)丟失，需要將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)持久化到硬盤上。

RDB 持久化

將某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的所有數(shù)據(jù)都存放到硬盤上。

可以將快照復(fù)制到其他服務(wù)器從而創(chuàng)建具有相同數(shù)據(jù)的服務(wù)器副本。

如果系統(tǒng)發(fā)生故障，將會(huì)丟失最后一次創(chuàng)建快照之后的數(shù)據(jù)。

如果數(shù)據(jù)量大，保存快照的時(shí)間會(huì)很長。

AOF 持久化

將寫命令添加到 AOF 文件（append only file）末尾。

使用 AOF 持久化需要設(shè)置同步選項(xiàng)，從而確保寫命令同步到磁盤文件上的時(shí)機(jī)。

這是因?yàn)閷ξ募M(jìn)行寫入并不會(huì)馬上將內(nèi)容同步到磁盤上，而是先存儲(chǔ)到緩沖區(qū)，然后由操作系統(tǒng)決定什么時(shí)候同步到磁盤。

選項(xiàng)同步頻率always每個(gè)寫命令都同步eyerysec每秒同步一次no讓操作系統(tǒng)來決定何時(shí)同步

always 選項(xiàng)會(huì)嚴(yán)重減低服務(wù)器的性能
everysec 選項(xiàng)比較合適，可以保證系統(tǒng)崩潰時(shí)只會(huì)丟失一秒左右的數(shù)據(jù)，并且 Redis 每秒執(zhí)行一次同步對服務(wù)器幾乎沒有任何影響。
no 選項(xiàng)并不能給服務(wù)器性能帶來多大的提升，而且會(huì)增加系統(tǒng)崩潰時(shí)數(shù)據(jù)丟失的數(shù)量。

隨著服務(wù)器寫請求的增多，AOF 文件會(huì)越來越大。Redis 提供了一種將 AOF 重寫的特性，能夠去除 AOF 文件中的冗余寫命令。

復(fù)制

通過使用 slaveof host port 命令來讓一個(gè)服務(wù)器成為另一個(gè)服務(wù)器的從服務(wù)器。

一個(gè)從服務(wù)器只能有一個(gè)主服務(wù)器，并且不支持主主復(fù)制。

連接過程

主服務(wù)器創(chuàng)建快照文件，即 RDB 文件，發(fā)送給從服務(wù)器，并在發(fā)送期間使用緩沖區(qū)記錄執(zhí)行的寫命令。
快照文件發(fā)送完畢之后，開始像從服務(wù)器發(fā)送存儲(chǔ)在緩沖區(qū)的寫命令。
從服務(wù)器丟棄所有舊數(shù)據(jù)，載入主服務(wù)器發(fā)來的快照文件，之后從服務(wù)器開始接受主服務(wù)器發(fā)來的寫命令。
主服務(wù)器每執(zhí)行一次寫命令，就向從服務(wù)器發(fā)送相同的寫命令。

主從鏈

隨著負(fù)載不斷上升，主服務(wù)器無法很快的更新所有從服務(wù)器，或者重新連接和重新同步從服務(wù)器將導(dǎo)致系統(tǒng)超載。

為了解決這個(gè)問題，可以創(chuàng)建一個(gè)中間層來分擔(dān)主服務(wù)器的復(fù)制工作。中間層的服務(wù)器是最上層服務(wù)器的從服務(wù)器，又是最下層服務(wù)器的主服務(wù)器。

哨兵

Sentinel（哨兵）可以監(jiān)聽集群中的服務(wù)器，并在主服務(wù)器進(jìn)入下線狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)從從服務(wù)器中選舉處新的主服務(wù)器。

分片

分片是將數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)部分的方法，可以將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到多臺(tái)機(jī)器里面，這種方法在解決某些問題時(shí)可以獲得線性級別的性能提升。

假設(shè)有 4 個(gè) Redis 實(shí)例 R0, R1, R2, R3, 還有很多表示用戶的鍵 user:1, user:2, … , 有不同的方式來選擇一個(gè)指定的鍵存儲(chǔ)在哪個(gè)實(shí)例中。

最簡單的是范圍分片，例如用戶 id 從 0 ~ 1000 的存儲(chǔ)到實(shí)例 R0 中，用戶 id 從 1001 ~ 2000 的存儲(chǔ)到實(shí)例 R1中，等等。但是這樣需要維護(hù)一張映射范圍表，維護(hù)操作代價(jià)高。
還有一種是哈希分片。使用 CRC32 哈希函數(shù)將鍵轉(zhuǎn)換為一個(gè)數(shù)字，再對實(shí)例數(shù)量求模就能知道存儲(chǔ)的實(shí)例。

根據(jù)執(zhí)行分片的位置，可以分為三種分片方式：

客戶端分片：客戶端使用一致性哈希等算法決定應(yīng)當(dāng)分布到哪個(gè)節(jié)點(diǎn)。
代理分片：將客戶端的請求發(fā)送到代理上，由代理轉(zhuǎn)發(fā)到正確的節(jié)點(diǎn)上。
服務(wù)器分片：Redis Cluster。

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