深入了解redis的书籍(redis入门指南)

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redis是目前出场率最高的NoSQL数据库,同时也是一个开源的数据结构存储系统,在缓存、数据库、消息处理等场景使用的非常多,本文瑞哥就带着大家用一篇文章入门这个强大的开源数据库——Redis。

让我们直接开始!

什么是Redis?

redis的英文全称为Remote Dictionary Serve,翻译成中文就是远程字典服务器。Redis 的核心是一种内存数据存储,可用作高性能数据库、缓存和消息代理,它非常适合实时数据处理。

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Redis 是用 ANSI C 语言编写的,它可以在大多数 POSIX 系统中运行,例如 BSD、Linux、OS X,而无需任何外部依赖,OS X 和 Linux 被认为是 Redis 开发和测试最多的两个操作系统。

Redis 通常被称为数据结构服务器,因为它的核心数据类型类似于字符串、列表、字典(或哈希)、集合和排序集合等编程语言中的数据类型。稍微新版的Redis还有近似计数、地理定位和流处理等高级功能。

Redis 将数据存储在内存中,默认情况下具有周期性磁盘持久性,由于 Redis 将数据持久化到磁盘,因此它可以用作许多用例的经典数据库以及缓存。

Redis安装

redis的官网有redis安装的详细说明,包括有:

  • Linux系统安装
  • macOS系统安装
  • Windows系统安装

网址:

https://redis.io/docs/getting-started/installation/
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大家可以根据自己的系统进行选择安装。

Redis基础命令

Redis安装好了,需要一些基础的命令对redis进行管理,比如启动redis、关闭redis等。

Windows

在Windows安装完Redis后,只需要双击redis-server.exe即可启动redis。

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windows没啥好讲的,如果是开发或者生产环境,几乎没人会在windows上部署redis,bug简直不是一般的多。

Linux

这个还得看你安装的方式。

  1. 如果是直接解压型的安装,那么启动redis的时候,假设你已经进入redis目录下的sbin目录,那么启动redis就是:
./redis-server

停止redis有好多种办法,比如通过直接杀死进程的方式:

查询redis-server 的进程 ID:

ps aux | grep redis-server

杀死redis-server进程:

kill -9 processid

也可以通过 redis-cli 命令进行停止:

redis-cli shutdown
  1. 如果你是services command用户,那么启动redis可以使用如下命令:
service redis-server start

停止redis:

service redis-server stop

重启redis:

service redis-server restart
  1. 如果你是systemctl 命令用户,比如Ubuntu、CentOS、RHEL等

启动redis:

systemctl start redis

停止redis:

systemctl stop redis

重启redis:

systemctl restart redis

macOS

启动redis:

brew services start redis

停止redis:

brew services stop redis

重启redis:

brew services restart redis

Redis数据类型?

redis一般就是五大类型:

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但是随着数据量的激增,加上场景定制化越来越多,redis的数据结构也随之丰富起来,目前redis支持的所有类型如下:

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下面我们来一一介绍一下。

字符串Strings

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字符串

Strings是最基本的一种Redis数据类型,被认为是二进制安全的,这意味着它们可以包含任何类型的数据,例如 JPEG 格式的图像,最多可以保存 512MB 的值

列表Lists

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列表

列表其实就是按插入顺序排序的字符串列表,新的元素过来的时候,会将元素推到列表的左侧或右侧。

  • LPUSH命令:将元素推到列表的左侧
  • RPUSH命令:将元素推到列表的右侧

集合Sets

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集合

集合类似于列表,但集合不能包含重复值并且未排序,集合可以使用并集、交集和减法。

哈希Hashes

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哈希

Hashes是表示对象的最重要的数据类型,它们是string值和字段之间的映射。

哈希内部实现结构也与Java的HashMap一致,同样是数组+链表的二维结构,当数组的散列元素串联时,会使用数组第一维的碰撞位置。

哈希可以容纳多达 40 亿个字段,因此,哈希为单个 Redis 实例提供了一种有效的方式来保存大量对象并对其进行操作。

有序集合Sorted sets

集合也可以有序的,不过有序的集合称作有序集合,按进行分数排,在排序集中,分数可以重复。

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有序集合

流Streams

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Streams 是一种简单但用途广泛且功能强大的数据结构,Streams 是 Redis 5.0 版本的内置类型,可以帮助消除日志数据结构的限制,广泛应用于实时消息传递 (RTM)、消息代理等。

地理空间Geospatial

Redis 中的地理空间数据以经度和纬度表示,Redis GeoSpatial数据集实际上只是 Redis 中的 Sorted Sets。

Geospatial有两个特别重要的命令:

  • GEOADD:将地理空间信息添加到特定键
  • GEODIST:查找两个key之间的距离

超级日志HyperLogLog

HyperLogLog是一种概率数据结构,用于计算唯一值,这些值可以是任何值:例如,网站访问者的 IP 地址、搜索词或电子邮件地址。

以精确的精度计算唯一值需要与唯一值的数量成比例的内存量,HyperLogLog 通过允许用内存消耗换取精度来解决这个问题。

HyperLogLogs 从 2.8.9 版本开始在 Redis 中可用,是 Redis 一种高级数据结构。Redis HyperLogLog 最多消耗 12 KB 的内存,并产生标准误差为 0.81% 的近似值,12 KB 不包括存储实际密钥所需的字节。

位图Bitmaps

位图或位集是一个由 0 和 1 组成的数组,位集中的位可以设置为0或1,并且数组中的每个位置称为偏移量。诸如逻辑与、或、异或等操作。

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Bitmap 不是 Redis 中的原生数据类型,它的底层实现是基于字符串数据类型的,它是一组基于 String 数据类型的功能,理解位图的最简单方法是将其视为位数组,我们称Redis位图中的数组索引为“偏移”。

位域Bitfields

BITFIELD可以在单个命令调用中对多个位字段进行操作,它需要一个操作列表来执行并返回一个响应数组,其中每个数组对应于参数列表中的相应操作。

redis持久化

Redis 是一个内存存储,这意味着它的所有数据都存储在服务器 RAM 中,并且只有在服务器运行时才可用,这种操作方式的缺点是 RAM 是易失性的,如果 Redis 进程或其主机发生事故,您可能会遭受数据丢失。为了防止重要数据丢失,Redis 支持两种主要的持久化模式:RDBAOF

RDB

RDB,英文全称:Redis DataBase

每隔一段时间,将内存中的数据作为快照写入磁盘上的临时文件,恢复时将快照文件读入内存。如果机器停机并重新启动,内存中将没有数据,再次启动redis后,就会恢复。

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Redis 后台保存过程
重要命令
  • save <seconds> <changes>:保存数据到磁盘,seconds为秒数,changes为操作数,比如save 10 2就代表在10秒内操作2次。
  • stop-writes-on-bgsave-error <yes|no>:默认情况下,如果启用 RDB 快照并且最近的后台保存失败,Redis 将停止接受写入。这将给用户一种感觉:数据没有正确地保存在磁盘上,如果后台保存过程将再次开始工作,Redis 将自动再次允许写入。
  • rdbcompression <yes|no>:转储 .rdb 数据库时使用 LZF 压缩字符串对象。
  • dbfilename <name>:转储数据库的文件名(默认 dump.rdb)。
RDB优势
  • 每隔一段时间备份一次,完全备份
  • 容灾简单,可远程传输
  • RDB 最大限度地提高了 Redis 的性能
  • 文件较大时重启和恢复速度要块
RDB缺点
  • 如果发生故障,最后的备份数据可能会丢失,无法处理实时备份
  • RDB 需要经常 fork() 以便使用子进程在磁盘上持久化,增加CPU的负担

AOF

AOF,英文全称:Append Only File

RDB会丢失上次备份的RDB文件,如果整体数据完整性要求不高还可以,但是如果追求数据完整性,就要考虑使用AOF了。

  • 用户请求的写操作以日志的形式记录下来,不记录读取操作,因为存储了写入操作。
  • 文件被追加而不是修改
  • redis的aof恢复其实就是从头到尾对附加文件进行读写
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Redis AOF 日志文件重写过程
重要命令
  • appendonly <yes|no>:是否应打开 AOF 模式,默认是RDB。
  • appendfilename <name>:仅附加文件的名称(默认值:“appendonly.aof”)
  • appendfsync <mode>:持久化策略,一般有三种:no、always、everysec
AOF写入策略

AOF支持三种写入策略:

  • always:每次将新命令附加到 AOF 时,速度慢,但是最安全
  • everysec:每秒一次,也挺快的快(在 2.4 中可能与快照一样快),如果发生灾难,您可能会丢失 1 秒的数据。
  • no:将写入策略权交给操作系统,速度块,但是不安全。

建议策略是everysec,因为它既非常快又非常安全。

AOF 重写

AOF持久化是通过存储执行的写命令来记录数据库状态的,随着服务器运行时间越来越长,AOF文件的内容会越来越大,如果放任不管,一个过大的AOF文件很可能会对Redi服务器甚至整个主机造成影响计算机。

AOF文件越大,使用该AOF文件执行数据恢复所需的时间就越多。

举个例子,在某段时间内redis执行了如下操作:

redis> RPUSH list \\\"1\\\" \\\"2\\\"  // [\\\"1\\\",\\\"2\\\"]
(integer) 2

redis> RPUSH list \\\"3\\\" \\\"4\\\"  // [\\\"1\\\",\\\"2\\\",\\\"3\\\",\\\"4\\\"]
(integer) 2

redis> RPUSH list \\\"5\\\" \\\"6\\\" \\\"7\\\" // [\\\"1\\\",\\\"2\\\",\\\"3\\\",\\\"4\\\",\\\"5\\\",\\\"6\\\",\\\"7\\\"]
(integer) 3

上面的三个命令浓缩了redis的重复操作,其实三个命令都是朝某个list键中添加新元素,现在是3个命令,假如有300个这样的命令呢?

所以当 AOF 太大时,Redis 会简单地将它从头开始重写到一个临时文件中。重写不是通过读取旧的来执行,而是直接访问内存中的数据,这样 Redis 可以创建可能生成的最短 AOF,并且在写入新的时不需要读取磁盘访问。

重写结束后,临时文件会在磁盘上与 fsync 同步,并用于覆盖旧的 AOF 文件。

那么经过重写后,上面三个命令可以直接合并为一条命令:

redis> RPUSH list \\\"1\\\" \\\"2\\\" \\\"3\\\" \\\"4\\\" \\\"5\\\" \\\"6\\\" \\\"7\\\"
AOF优势
  • AOF 更耐用,可以在几秒钟内完成备份
  • 当数据过大时,redis可以在后台自动重写AOF,节省空间
  • AOF实时性比较好,并且支持配置写入策略
AOF缺点
  • AOF文件一般大于RDB的文件
  • 即使AOF有写入策略,但是本质上速度还是慢于RDB
  • 至于网上博客一直说的bug和易于攻击的点,确实存在,但是极少遇到

如何从 RDB 迁移到 AOF?

由于遗留原因、特定场景使用了默认了持久化策略:RDB,现在想从RDB迁移到AOF,这个时候应该怎么做?

这种情况,首先要确定的是需要重启redis服务器

迁移步骤:

  1. 创建现有 RDB 备份文件的副本
  2. 从 Redis 客户端触发命令bgrewriteaof
  3. 编辑配置文件redis.conf启用 AOF 持久性:appendonly yes
  4. 重启 Redis 服务器

RDB+AOF组合持久化

重写 AOF 指令可以大大减少命令的数量,但是,Redis 需要在启动时执行才能恢复其先前的状态,而且它仍然不如 RDB 紧凑,所以假如RDB+AOF组合会极大加快日志压缩和恢复。

配置也非常简单:

aof-use-rdb-preamble yes

启用后,appendonly.aof 文件将以“RDB preamble”为前缀,这样的话redis 将记录每个写入操作,然后在指定的时间间隔执行快照,redis 启动时,会使用 AOF 文件而不是 RDB 来重构数据,因为它保证是最完整的。

启用 aof-use-rdb-preamble,可以获得了 RDB 带来的许多好处,也能确保更好的持久性。

redis命令

redis命令其实是跟redis的类型相关联的,每个类型包含了若干个命令,由于命令实在有点多,所以我这边不做具体解释,但是我教大家如何去查询你要的命令,并且熟能生巧。

命令列表网站

这里首先给大家安利一个redis的命令网站,网址为:

https://redis.io/commands/
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我们看到该界面包含了redis所有的命令列表,你可以有几种筛选策略:

  • 搜索框直接搜索:这种情况一般是你知道某个命令,但是不会用。
  • 根据字母快速模糊搜索
  • 根据类型进行列举

前两个没啥要说的,我们来看下根据类型列举:

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比如我们想要看看字符串类型包含了哪些命令:

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可以清晰的看到字符串相关的命令就那么多,一共22个,其实也不多,常用的也就那几个,比如set、get、mset、mget、setnx等。

每个命令副标题都是对这个命令的简单介绍,我们拿set举个例子:

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这个set的简单介绍就是:设置字符串类型的key value。

我们点进去,就能看到这个命令的详细介绍:

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主要有:

  • Syntax:语法
  • Options:选项
  • Return:返回
  • Examples:例子
  • Patterns:模式
  • History:历史

一般我们快速看的话就看语法和例子就可以了,你如果想特别精通的话,那就每个都看一下,不过我认为没有那个必要。

那么其他命令的使用和string的set一样,大家要举一反三,因为命令的使用是根据场景来的,每一个命令都非常重要,都有它的价值。

Redis的使用场景

1、缓存

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Redis缓存

缓存是存储数据的临时存储,以便将来可以更快地访问数据。所以,缓存就是在Cache中存储数据的过程。Redis 可以实现高可用性内存缓存以减少磁盘或 SSD 的数据访问延迟、高吞吐量并减轻数据库和应用程序负载。

一般情况下网页缓存、数据库查询结果缓存、持久会话缓存和常用对象(如图像、文件和元数据)的缓存都会有redis的影子。

2、排行榜/计数

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redis构建实时排行榜和计数,可以通过集合和有序集合很好的实现,集合可以提供元素的唯一性,有序集合还有分数的概念,可以对分数进行排序。

计数的话像文章阅读数、微博点赞数都是redis可以轻松实现的。

3、分布式锁

字符串类型的setnx方法只有在不存在时才能添加成功,返回true,这种功能可以应用于分布式锁

4、消息的发布/订阅

Pub/Sub 消息传递允许将消息传递到通道,并允许该通道的所有订阅者接收该消息。发布订阅的方案有很多,redis也可以很轻松实现。

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5、地理空间

这个功能对于应redis的类型:Geospatial。对于处理地理信息非常有用,而且提供的功能足够业务使用,非常赞。

除了以上几种用途,还有实时分析、媒体流处理、限流、队列等场景的使用。

所以说redis真的非常强大!

总结

redis是一个非常棒的开源NoSQL产品,可以毫不夸张的说,世界上每个中大型应用都有redis的身影,本文从redis的基本介绍、数据类型、持久化、使用场景等几大方面给大家详细的普及了redis的技术点,其实redis还有好多高级内容,考虑到的读者以新手或者对redis没有实际应用或者应用比较少的情况,不做高级技术的解释,那么在后续的文章中,我会根据本文的反向酌情进行编写。

希望本文对您有所帮助,最后感谢您的阅读,如果觉得文章对您有帮助,别忘了点赞??、收藏?哦!有任何问题,欢迎在下方评论区与我讨论!!!


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