Redis基本原理和基础知识

目录

一、基本原理

（一）非关系型数据库

（二）关系型数据库与非关系型数据库的区别

（三）Redis简介

1.什么是Redis

2.数据存储结构

3.默认端口号

4.数据类型

（1）五大基础类型

（2）三种特殊类型

（四）Redis优点

1.极高的数据读写速度

2.支持丰富的数据类型

3.支持数据的持久化

4.原子性

5.支持数据备份

（五）redis快的原因

二、部署Redis

（一）环境准备

（二）修改内核参数

（三）安装Redis

（四）修改配置文件

（五）定义systemd服务管理脚本

（六）启动服务

三、实操

（一）Redis 命令工具

（二）redis-cli 命令行工具

（三）redis-benchmark 测试工具

（四）Redis数据库常用命令

1.String（字符串）

2.List（列表）

3.Hash（哈希/散列）

4.Set（无序集合）

5.Zset/Sorted Set（有序集合）

6.通用

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一、基本原理

（一）非关系型数据库

? ? ? ?不需要预先建库建表定义数据存储表结构，每条记录可以有不同的数据类型和字段个数（比如微信群聊里的文字、图片、视频、音乐等）。

? ? ? 主流的 NoSQL 数据库有 Redis、MongBD、Hbase、Memcached、ElasticSearch、TSDB 等。

（二）关系型数据库与非关系型数据库的区别

	关系型数据库（SQL）	非关系型数据库（NOSQL）
存储结构	二维表格结构	可以是文档、键值对、索引、时间序列等，不同类型数据库使用不同的存储结构
扩展方式	纵向扩展（提升硬件性能）	横向扩展（增加服务器节点数量）
事务支持	基于ACID原则	基于BASE原则
典型代表	MySQL、Oracle、SQL-server等	Redis、MongBD、Hbase、Memcached、ElasticSearch、TSDB等

（三）Redis简介

1.什么是Redis

Redis（远程字典服务器） 是一个开源的、使用 C 语言编写的、基于内存运行的 NoSQL 数据库

2.数据存储结构

?键值对（Key/Value ?KV）

3.默认端口号

TCP的6379

4.数据类型

（1）五大基础类型

• String（字符串）
• ?List（列表）
• ?Hash（哈希/散列）
• Set（无序集合）
• Zset/Sorted Set（有序集合）

（2）三种特殊类型

• HyperLogLogs（基数统计）
• Bitmaps (位图)
• geospatial （地理位置)

（四）Redis优点

1.极高的数据读写速度

数据读取的速度最高可达到 110000 次/s，数据写入速度最高可达到 81000 次/s

2.支持丰富的数据类型

支持 key-value、Strings、Lists、Hashes、Sets 及 Sorted Sets 等数据类型操作。

3.支持数据的持久化

可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用。

4.原子性

Redis 所有操作都是原子性的。

5.支持数据备份

即 master-salve 模式的数据备份。

（五）redis快的原因

1.redis是基于内存运行的，数据读写都是在内存中完成的

2.数据读写采用单线程模式，避免了多线程切换带来的CPU性能消耗，同时也不要考虑各种锁的问题

3.采用IO多路复用模型，可以使线程处理更多的网络连接请求，提高并发能力

二、部署Redis

（一）环境准备

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config

（二）修改内核参数

vim /etc/sysctl.conf
vm.overcommit_memory = 1
##允许给到所有物理内存，无论当前的内存状态如何
net.core.somaxconn = 2048
##表示允许TCP连接等待长度
 
sysctl -p

（三）安装Redis

yum install -y gcc gcc-c++ make
tar -xf redis-7.0.13.tar.gz
cd redis-7.0.13
make
make PREFIX=/usr/local/redis install
#由于Redis源码包中直接提供了 Makefile 文件，所以在解压完软件包后，不用先执行 ./configure 进行配置，可直接执行 make 与 make install 命令进行安装。
 
#创建redis工作目录
mkdir /usr/local/redis/{conf,log,data}
cp /opt/redis-7.0.13/redis.conf /usr/local/redis/conf/
useradd -M -s /sbin/nologin redis
chown -R redis.redis /usr/local/redis/
 
#环境变量
vim /etc/profile 
PATH=$PATH:/usr/local/redis/bin		#增加一行
 
source /etc/profile

（四）修改配置文件

vim /usr/local/redis/conf/redis.conf
 
bind 127.0.0.1 192.168.88.40					#87行，添加 监听的主机地址
protected-mode no					            #111行，将本机访问保护模式设置no。
port 6379										#138行，Redis默认的监听6379端口
daemonize yes									#309行，设置为守护进程，后台启动   
pidfile /usr/local/redis/log/redis_6379.pid		#341行，指定 PID 文件
logfile "/usr/local/redis/log/redis_6379.log"	#354行，指定日志文件
dir /usr/local/redis/data						#504行，指定持久化文件所在目录
requirepass 123								    #1037行，增加一行，设置redis密码

（五）定义systemd服务管理脚本

vim /usr/lib/systemd/system/redis-server.service
 
[Unit]
Description=Redis Server
After=network.target
 
[Service]
User=redis
Group=redis
Type=forking
TimeoutSec=0
PIDFile=/usr/local/redis/log/redis_6379.pid
ExecStart=/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis/conf/redis.conf
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID
PrivateTmp=true
 
[Install]
WantedBy=multi-user.target

（六）启动服务

systemctl start redis-server
systemctl enable redis-server
 
netstat -lntp | grep 6379

三、实操

（一）Redis 命令工具

redis-server：Redis 服务器启动命令
redis-benchmark：性能测试工具，用于检测 Redis 在本机的运行效率
redis-check-aof：修复有问题的 AOF 持久化文件
redis-check-rdb：修复有问题的 RDB 持久化文件
redis-cli：Redis 客户端命令行工具
redis-sentinel：Redis 哨兵集群使用

（二）redis-cli 命令行工具

语法：redis-cli -h host -p port [-a password]
-h ：指定远程主机
-p ：指定 Redis 服务的端口号
-a ：指定密码，未设置数据库密码可以省略-a 选项
若不添加任何选项表示，则使用 127.0.0.1:6379 连接本机上的 Redis 数据库
 
redis-cli -h 指定远程主机 -p 端口 -a 指定密码

（三）redis-benchmark 测试工具

redis-benchmark 是官方自带的 Redis 性能测试工具，可以有效的测试 Redis 服务的性能。

基本的测试语法：
redis-benchmark [选项] [选项值]。
-h     #指定服务器主机名。
-p     #指定服务器端口。
-s     #指定服务器 socket
-c     #指定并发连接数。 
-n     #指定请求数。
-d     #以字节的形式指定 SET/GET 值的数据大小。
-k     #1=keep alive 0=reconnect 。
-r     #SET/GET/INCR 使用随机 key, SADD 使用随机值。
-P     #通过管道传输<numreq>请求。
-q     #强制退出 redis。仅显示 query/sec 值。
--csv  #以 CSV 格式输出。
-l     #生成循环，永久执行测试。
-t     #仅运行以逗号分隔的测试命令列表。
-I     #Idle 模式。仅打开 N 个 idle 连接并等待。

向IP地址为 192.168.88.40、端口为 6379 的 Redis 服务器发送100个并发连接与 100000 个请求测试性能
redis-benchmark -c 100 -n 100000 -h 192.168.20.12 -a 123 -p 6379 -t set,rpush -q

redis-benchmark -c 100 -n 100000 -h 192.168.20.12 -a 123 -p 6379 -d 100 -q

（四）Redis数据库常用命令

1.String（字符串）

set 键 值    #创建键值
get 键       #查看键值
del 键       #删除键

2.List（列表）

lpush|rpush 键 值1 值2 值3 ....     #创建yy键
lrange 键  起始下标    终止下标      #查看yy键
           0（第一个） -1（最后一个）
lrem 键  元素个数  元素值            
del 键                             #删除键

3.Hash（哈希/散列）

hset 键 字段1 值1 字段2 值2 ....         #创建键
hget 键 字段                            #查看单个字段值
hgetall 键                              #查看键的所有字段和字段值
hkeys 键                                #查看键的所有字段
hvals 键                                #查看键的所有值
hdel 键 字段                            #删除单个字段
del 键                                  #删除键

4.Set（无序集合）

sadd 键 值1 值2 值3 ....    #创建键
smembers 键                #查看键值
srem 键 值                 #删除单个键值
del 键                     #删除键

5.Zset/Sorted Set（有序集合）

zadd 键 序号1 值1  序号2 值2 ....           #创建zadd类型键
zrange 键 起始下标  终止下标 [withscores]   #查看键
          0         -1
zrangebyscore 键 起始序号 结束序号          #用序号查看键
zrem 键 值1 值2 ....                       #删除键值
zrembyscore 键  起始序号 结束序号           #用序号删除键值
del 键                                     #删除键

6.通用

type 键                             #查看键的数据类型
keys 键 * ?                         #查询键名，支持通配符 * ?
exists 键                           #判断键是否存在
expire 键 过期时间                   #为已存在的键设置过期时间
setex 键 过期时间 值                 #创建string类型的键并设置过期时间
ttl 键                              #查看键的生命周期时间，-1 永不过期，-2 已过期
rename 旧键 新键                     #重命名键名，会覆盖已存在的键
renamenx 旧键 新键                   #重命名键名，不会覆盖已存在的键
dbsize                              #统计当前库中键的总数
config set requirepass '密码'       #设置/修改redis密码
config get requirepass              #查看密码
auth '密码'                         #在redis里验证密码
select 库ID                         #切换库，默认库ID为 0~15
move 键 库ID                        #移动键到指定的库
flushdb                             #清空当前库（慎用）
flushall                            #清空所有库（慎用）