Redis

Day01

一、Redis的基本概念

1、关系型数据库与非关系型数据库

关系型数据库：MySQL就是典型的关系型数据库，使用表结构。

非关系型数据库：redis是典型的非关系型数据库，存放数据的时候，使用键值对的形式。

2、非关系型数据库的分类

基于键值对 key-value类型：Redis，memcached 列存储数据库 Column-oriented Graph：HBase 图形数据库 Graphs based：Neo4j 文档型数据库： MongoDB，MongoDB是一个基于分布式文件存储的数据库，主要用来处理大量的文档。

3、redis的基本概念

远程字典服务器。使用C语言进行编写的，开源的，性能比较高。主要用作数据库、缓存和消息中间件，是基于内存运行的，并且支持持久化。

redis中文官网：http://www.redis.cn/( redis英文官网：https://redis.io/

4、redis的特性

• 支持持久化
• 支持丰富的数据类型，例如：string、list、set、sort set、hash
• 支持数据的备份，主从复制

5、redis的优点

• 性能极高 每秒钟可以读11w次，每秒钟可以写8.1w次
• 支持丰富的数据类型
• 原子性
• 丰富的特性 发布订阅、key过期。

二、Redis基本命令

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#数据库的切换
select  + index

#清空当前数据库   flushdb
#清空所有数据库   flushall
#查看当前数据库的大小  dbsize
​
#查看当前数据库有哪些key值    keys *、keys k?
​
#删除某个key  del  key

#设置key的过期时间  expire  key  seconds
#查看key的过期时间  ttl  key   #-1表示永不过期，-2表示已过期
#查看key的类型  type  key

三、Redis的五大常用数据类型（==重要==）

https://github.com/sewenew/redis-plus-plus

1、string数据类型

可以存放任何数据，包括图片。是二进制安全的。

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#设置key值与获取key
set key  value
get key
​
#一次设置多个或者获取多个
mset k1 value1  k2 value2 ...
mget k1 k2 ...
​
#获取子串
getrange key  start end   #start、end是起始与终止的下标   -1代表倒数第一个
#设置子串
setrange key  offset newValue   #将key的value值从offset位置开始，设置为newValue
​
#设置key的过期时间，以及设置新值
setex key  seconds newValue
​
#incr或者incrby只能对value值是数值的情况，进行增加操作，如果value是字符串就不能增加
incr key  #每次将key的value值加1
incrby key  a  #每次将key的value值加a

2、list数据类型

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#在左右两边进行插入
lpush/rpush
​
#在左右两边进行删除
lpop/rpop
​
#遍历
lrange key  start end  #star与end是起始下标与结束下标
​
#支持下标（STL中的list是不支持下标的）
lindx key index  #获取下标为index的值
lset key index value  #将下表为index的值设置为value
linsert key before/after value newValue  #在list的value的前或者后面插入一个新值

3、set数据类型

集合，底层使用的是哈希，元素是唯一的。

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#添加元素
sadd key  value1 value2 value3 ...
​
#遍历
smembers key  #遍历set中所有元素
​
#可以在集合中取交集、差集、并集
SINTER/SDIFF/SUNION
​
#随机删除count个元素
spop key  count

4、sort set数据类型

zset，会使用double类型分数给每个元素设置权重，然后元素会根据权重进行排序。权重是可以重复的，但是元素是不能重复的。

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#添加元素
zadd key score1 value1 score2 value2 ...
​
#遍历
zrange key start stop [withscores]

5、hash数据类型

map<key1,map< key2, value>>

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#设置与获取
hset key field value
hget key field
​
#设置多个与获取多个
hmset key field1 value1 field2 value2 ....
hmget key field1 field2 ...

四、redis的配置文件

1、配置文件的路径

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/etc/redis下面，有个文件名 6379.conf

2、杀死redis服务器

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kill -9 进程id号
可以在客户端中直接执行shutdowm命令

3、如何启动redis服务器

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redis-server + 配置文件的路径
sudo redis-server /etc/redis/6379.conf

五、持久化（==重要==）

1、概念

将内存中的数据定期的备份到磁盘中，下一次重启的时候，就可以将磁盘中的数据恢复到内存中。（防止数据丢失了）

2、分类

RDB：将当前数据保存到硬盘（原理是将Reids在内存中的数据库记录定时dump到磁盘上的RDB持久化）

AOF：将每次执行的写命令保存到硬盘（原理是将Reids的操作日志以追加的方式写入文件，类似于MySQL的binlog）

3、RDB持久化

3.1、基本概念

RDB是Redis 默认的持久化方案。==在指定的时间间隔内，执行指定次数的写操作，则会将内存中的数据写入到磁盘中==。即在指定目录下生成一个dump.rdb文件。Redis 重启会通过加载dump.rdb文件恢复数据。（/var/lib/redis/6379）

3.2、触发快照的方式

• 执行shutdown关闭服务器，会触发快照，也就是修改dump.rdb文件的修改时间
• 执行flushall清空数据库，也会触发快照
• 手动执行save或者bgsave可以触发快照，将数据保持到磁盘中
• ==在指定的时间间隔内，执行指定次数的写操作==（==最重要==），自动触发快照

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14:30:40的时候，执行了一次save命令，接着执行两次写操作，等时间达到了14:31:00的时候，文件dump.rdb的修改时间依旧是14:30，但是等时间差达到30s的时候，比如：14:31:10以后再查看dump.rdb会发现该文件的修改时间自动就变为14:31

3.3、优缺点

优点

• 如果对数据的完整性与一致性要求不高，可以使用rdb的持久化方式
• 相对于aof而言，数据的恢复速率是比较快的

缺点

• 进行数据恢复的时候，数据的完整性与一致性不高（可能丢失60s的数据）
• 备份时占用内存，因为Redis 在备份时会独立创建一个fork子进程，将数据写入到一个临时文件（此时内存中的数据是原来的两倍哦），最后再将临时文件替换之前的备份文件

4、AOF持久化

4.1、概念

将所有执行的写命令全部记录下来，然后数据恢复的时候，再将写命令重新执行一次。

4.2、重写

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set k1 100
incr k1
//100
//...  101次
最终k1的值是200
set k1 200
​
set k1 100
incr k1 300
//...
//...
del k1

重写之后就可以让文件的大小减小。

触发重写的方式：可以手动执行BGREWRITEAOF命令。

自动触发重写的方式：Redis会记录上次重写时的AOF大小，默认配置是当AOF文件大小是上次rewrite后大小的一倍且文件大于64M时触发

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auto-aof-rewrite-percentage 100
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

4.3、优缺点

优点

• 相对于rdb而言，数据的完整性与一致性高。

缺点

• 因为采用的是命令追加的形式，有可能导致文件的体积比较大
• 相对于rdb而言，数据的恢复速率是比较慢的

5、两种持久化的总结

• 如果想要数据恢复快，可以选择rdb持久化；如果想要精度比较高，可以选择aof
• 两种持久化的方式是可以同时存在，起到互补的作用
• 如果单独的以aof持久化的方式，也是可以让服务器启动成功的。
• 如果只有aof持久化方式，并且aof文件被损坏了，redis服务器是启动不成功的。可以使用redis-check-aof文件进行修复

六、Redis的事务

1、概念

一组命令的集合

2、三个阶段

开始事务、命令入队、执行事务

3、事务的命令

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#开始事务
multi
​
#执行事务
exec
​
#取消事务
discard

==总结：redis中的事务是没有原子性的。==

4、乐观锁与悲观锁

悲观锁：每次拿数据的时候，都认为其他的线程或者进程会修改数据，所以需要进行加锁。例如：linux学习到的pthread_mutex_t的锁、C++11学习的std::mutex.

乐观锁：每次拿数据的时候，都认为其他的线程或者进程不会修改数据，所以就不需要加锁。实现手段：版本号机制或者CAS机制。

七、主从复制（==比较重要==）

1、概念

主指将一台Redis服务器的数据，复制到其他的Redis服务器。前者称为主节点(master)，后者称为从节点(slave)；数据的复制是单向的，只能由主节点到从节点

2、为何要做主从复制

达到负载均衡、防止主机挂掉之后，不能相应请求、读写分离

3、主从复制的配置方法

1、首先进入到/etc/redis下面，将6379.conf拷贝两份，分别取名6380.conf与6381.conf

2、修改6380.conf与6381.conf文件中的以下内容

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port    6380                       6381
pidfile "/var/run/redis_6380.pid"  "/var/run/redis_6381.pid"
logfile "/var/log/redis_6380.log"  "/var/log/redis_6381.log"
dbfilename "dump6380.rdb"          "dump6381.rdb"
appendfilename "appendonly6380.aof" "appendonly6381.aof"

3、将三个配置文件进行启动

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sudo redis-server /etc/redis/6379.conf
sudo redis-server /etc/redis/6380.conf
sudo redis-server /etc/redis/6381.conf

4、分别进入到对应的服务器的客户端下面

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redis-cli -p 6379
redis-cli -p 6380
redis-cli -p 6381

5、查看每台机器的身份信息，发现默认都是主机(他们的role都是master)

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info replication

6、开始配置主从复制的关系，在从机上执行slaveof命令

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#在6380与6381下面执行
slaveof 127.0.0.1 6379
然后查看主从复制的信息info replication，发现从机上可以看到主机的ip、port以及状态信息；在主机上也可以看到从机的ip、port以及状态信息

• 如果从机6381断开了，然后主机6379就不会记录6381的信息了，即使6381重新启动，6379也不会记录6381的信息，因为6381重新启动的时候，是以主机的身份启动的
• 如果主机因为某系愿意挂掉了，那么从机6380与6381会感知到6379的下线，同时会记录主机的状态为down，但是还是会默默的等待主机的上线，当主机6379上线之后，6379依旧会作为主机，然后6380与6381就依旧是6379的从机。

如果主机一直挂掉，永不上线，那么基本的主从复制关系就不能执行写操作，因为没有主机。

八、哨兵模式（==比较==）

哨兵会执行留言协议（造谣）与投票协议（少数服用多数）

配置步骤

1、在/etc/redis下，创建哨兵的配置文件sentinel.conf

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#哨兵    监视    主机名     主机ip    端口 票数
sentinel monitor master6379 127.0.0.1 6379 1

2、启动哨兵的配置文件

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sudo redis-sentinel  /etc/redis/sentinel.conf

3、哨兵会监视主机6379的状态变更，如果6379因为某些原因断开，那么哨兵会将自己的一票投递给6380或者6381，谁得到这一票，谁就是新的主机，所以新的主从复制状态就展示出来了。这样就可以解决传统的主从复制，因为主机断掉而不能执行写操作的弊端。

九、面试常见的三个问题(==重要==)

1、缓存雪崩

概念：缓存中的大量数据在同一时间失效了，相当于缓存中没有数据，那么客户端的请求会下沉到底层数据数据库上，那么有可能会导致底层数据库的压力比较大，甚至将底层数据库压垮。

解决问题：1、可以让key值不过期 2、将key的过期失效分散

2、缓存击穿

概念：热点数据key在缓存中失效了，热点数据不在缓存中，那么大量客户端的请求会下沉到底层数据数据库上，那么有可能会导致底层数据库的压力比较大，甚至将底层数据库压垮。

解决方案：1、延迟热点数据的失效时间或者不失效 2、可以将数据库看成共享资源，互斥访问数据库

3、缓存穿透

概念：访问的数据在缓存中与底层数据库中都不存在，那么还是会对底层数据库的压力比较大，导致有可能将底层数据库压垮。

解决方案：1、在缓存中设置键值对形式<key, null>