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Redis数据库基础篇章学习

news 2025/7/12 9:30:18

前言

一、关系数据库与非关系数据库概述

1、关系型数据库

2、非关系型数据库

3、关系数据库与非关系数据库的区别

（1）数据存储方式不同

（2）扩展方式不同

（3）对事务性的支持不同

4、非关系型数据库产生背景

总结

二、Redis简介

1、Redis服务器程序的单进程模型

2、Redis的优点

3、哪些数据适合放入缓存中？

4、Redis为什么这么快？

5、Redis的数据类型

三、Redis部署

环境准备

安装redis

环境变量

1、配置文件

2、Redis 命令工具

3、Redis 数据库常用命令

Ⅰ、exists 命令可以判断键值是存在

第一行：判断 k1 键是否存在

Ⅱ、del 命令可以删除当前数据库的指定 key。

Ⅲ、type 命令可以获取 key 对应的 value 值类型

Ⅳ、expire 命令可以为给定的 key 设置过期时间

Ⅴ、ttl 命令可以查看 key 还有多少秒过期，-1表示永不过期，-2表示已过期

Ⅵ、rename 命令是对已有 key 进行重命名。（覆盖）

Ⅶ、renamenx 命令

Ⅷ、dbsize 命令

Ⅸ、使用config set requirepass 命令设置密码

Ⅹ、使用append追加并返回value的长度

ⅩⅠ 、strlen获取指定Key的字符长度。

ⅩⅡ、批量设置键和查看键

4、Redis 多数据库常用命令

Ⅰ、多数据库间切换

Ⅱ、多数据库间移动数据

Ⅲ、清除数据库内数据

前言

NoSQL（内存/缓存型数据库）：
相比于其他的内存/缓存数据库，redis可以方便的实现持久化的功能（保存至磁盘中）

一、关系数据库与非关系数据库概述

1、关系型数据库

关系型数据库是一个结构化的数据库，创建在关系模型（二维表格模型）基础上，一般面向于记录。
SQL 语句（标准数据查询语言）就是一种基于关系型数据库的语言，用于执行对关系型数据库中数据的检索和操作。
主流的关系型数据库包括 Oracle、MySQL、SQL Server、Microsoft Access、DB2 等。

2、非关系型数据库

NoSQL(NoSQL = Not Only SQL )，意思是“不仅仅是 SQL”，是非关系型数据库的总称。
除了主流的关系型数据库外的数据库，都认为是非关系型。
主流的 NoSQL 数据库有 Redis、MongBD、Hbase、Memcached、Varnish 等。

3、关系数据库与非关系数据库的区别

（1）数据存储方式不同

关系型和非关系型数据库的主要差异是数据存储的方式。关系型数据天然就是表格式的，因此存储在数据表的行和列中。数据表可以彼此关联协作存储，也很容易提取数据。
与其相反，非关系型数据不适合存储在数据表的行和列中，而是大块组合在一起。非关系型数据通常存储在数据集中，就像文档、键值对或者图结构。你的数据及其特性是选择数据存储和提取方式的首要影响因素。

关系型	依赖于关系模型E-R图，同时以表格形式的方式存储数据
非关系型	除了以表格形式存储之外，通常会以大块的形式组合在一起进行存储数据

（2）扩展方式不同

SQL和NoSQL数据库最大的差别可能是在扩展方式上，要支持日益增长的需求当然要扩展。
要支持更多并发量，SQL数据库是纵向扩展，也就是说提高处理能力，使用速度更快速的计算机，这样处理相同的数据集就更快了。因为数据存储在关系表中，操作的性能瓶颈可能涉及很多个表，这都需要通过提高计算机性能来客服。虽然SQL数据库有很大扩展空间，但最终肯定会达到纵向扩展的上限。
而NoSQL数据库是横向扩展的。因为非关系型数据存储天然就是分布式的，NoSQL数据库的扩展可以通过给资源池添加更多普通的数据库服务器(节点)来分担负载。

关系型数据库	纵向	天然表格式
非关系型数据库	横向	天然分布式

（3）对事务性的支持不同

如果数据操作需要高事务性或者复杂数据查询需要控制执行计划，那么传统的SQL数据库从性能和稳定性方面考虑是你的最佳选择。SQL数据库支持对事务原子性细粒度控制，并且易于回滚事务。
虽然NoSQL数据库也可以使用事务操作，但稳定性方面没法和关系型数据库比较，所以它们真正闪亮的价值是在操作的扩展性和大数据量处理方面。

关系型	特别适合高事务性要求和需要执行控制执行计划的任务
非关系型	此处会稍显弱势，其价值点在于高扩展性和大数据量方面

4、非关系型数据库产生背景

可用于应对web2.0纯动态网站类型的三高问题

High performance	对数据库高并发读写要求
Huge Storage	对海量数据高效存储与访问需求
High Scalability && High Availability	对数据库高可扩展性与高可用性需求

关系型数据库和非关系型数据库都有各自的特点与应用场景，两者的紧密结合将会给Web2.0的数据库发展带来新的思路。
让关系数据库关注在关系上，非关系型数据库关注在存储上。
例如，在读写分离的MySQL数据库环境中，可以把经常访问的数据存储在非关系型数据库中，提升访问速度。

总结

关系型数据库

实例 -> 数据库 -> 表（table）-> 记录行（row）、数据字段（column）

非关系型数据库

实例  ->  数据库 ->  集合（collection） ->  键值对（key-value）

二、Redis简介

Redis 是一个开源的、使用 C 语言编写的 NoSQL 数据库。
Redis 基于内存运行并支持持久化（支持存储在磁盘里），采用key-value（键值对）的存储形式，是目前分布式架构中不可或缺的一环。

1、Redis服务器程序的单进程模型

Redis服务器程序是单进程模型，也就是在一台服务器上可以同时启动多个Redis进程，Redis的实际处理速度则是完全依靠于主进程的执行效率。
若在服务器上只运行一个Redis进程，当多个客户端同时访问时，服务器的处理能力是会有一定程度的下降。
若在同一台服务器上开启多个Redis进程，Redis在提高并发处理能力的同时会给服务器的CPU造成很大压力。
在实际生产环境中，需要根据实际的需求来决定开启多少个Redis进程。若对高并发要求更高一些，可能会考虑在同一台服务器上开启多个进程。若 CPU 资源比较紧张，采用单进程即可。
建议可以开2个线程
- 原因：
- 1、备份
- 2、提高并发的同时尽量不要给CPU造成太大的压力

2、Redis的优点

（1）具有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 Ordered Sets 等数据类型操作。

string	字符串（可以为整型、浮点型和字符串，通称为元素）
list	列表（实现队列，元素不唯一，先入先出原则）
set	集合（各不相同的元素）
hash	hash散列值（hash的key必须是唯一的）
ordered set	有序集合

（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。

Redis作为基于内存运行的数据库，缓存是其最常应用的场景之一。

除此之外，Redis常见应用场景还包括获取最新N个数据的操作、排行榜类应用、计数器应用、存储关系、实时分析系统、日志记录。

3、哪些数据适合放入缓存中？

即时性。例如查询最新的物流状态信息。
数据一致性要求不高。例如门店信息，修改后，数据库中已经改了，五分钟后缓存中才是最新的，但不影响功能使用。
访问量大且更新频率不高，例如网站首页的广告信息，访问量大，但是不会经常变化。

4、Redis为什么这么快？

Redis是一款纯内存结构，避免了磁盘I/O等耗时操作。
Redis命令处理的核心模块为单线程，不存在多线程切换而消耗CPU，不用考虑各种锁的问题，不存在加锁、释放锁的操作，没有因为可能出现死锁而导致性能消耗。
采用了 I/O 多路复用机制，大大提升了并发效率。

5、Redis的数据类型

String（字符串）
list（双向列表）：
Hash（哈希）：
set（集合）：
zset（有序集合）：

注：在 Redis 6.0 中新增加的多线程也只是针对处理网络请求过程采用了多线性，而数据的读写命令，仍然是单线程处理的。

三、Redis部署

环境准备

演示环境不用做。

#修改内核参数
vim /etc/sysctl.conf
vm.overcommit_memory = 1
net.core.somaxconn =10000

sysctl -p

安装redis

官方网站：Redis - The Real-time Data Platform

#编译安装redis
yum install -y gcc gcc-c++ make

tar zxvf /root/redis-7.2.4.tar.gz -C /opt/
cd /root/redis-7.2.4
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 /root/redis-7.2.4/redis.conf /usr/local/redis/conf/
#实际生产环境部署必须不能使用root用户运行redis，假如yum安装过redis需要删除redis账户再进行创建。
useradd -M -s /sbin/nologin redis
chown -R redis.redis /usr/local/redis/

#命令优化
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/

#yum安装redis,安装版本较低
yum install -y redis

环境变量

vim /etc/profile
PATH=$PATH:/usr/local/redis/bin #增加一行
source /etc/profile

1、配置文件

[root@localhost conf]# cp redis.conf 6379.conf
[root@redis-server conf]# cat 6379.conf | grep -v "^#" | grep -v "^$"
bind 127.0.0.1 192.168.115.111 ：绑定的 IP 地址，Redis 将只在这些 IP 上监听连接请求。
protected-mode no ：关闭保护模式，允许外部访问 Redis 服务器。
port 6379 ：Redis 服务器监听的端口，默认为 6379。
tcp-backlog 511 ：TCP 连接的 backlog 数量。
timeout 0 ：客户端连接的超时时间，0 表示没有超时。
tcp-keepalive 300 ：TCP 连接的保活时间。
daemonize yes ：以守护进程方式运行 Redis。
pidfile /usr/local/redis/log/6379.pid ：保存 PID 的文件路径。
loglevel notice ：日志级别。
logfile "/usr/local/redis/log/6379.log" ：日志文件的路径。
databases 16 ：Redis 数据库的数量。
always-show-logo no ：不总是显示启动时的 logo。
set-proc-title yes ：设置进程标题。
proc-title-template "{title} {listen-addr} {server-mode}" ：进程标题的模板。
locale-collate "" ：本地化排序设置。
stop-writes-on-bgsave-error yes ：在后台保存时出现错误则停止写入。
rdbcompression yes ：RDB 文件压缩。
rdbchecksum yes ：RDB 文件校验。
dbfilename dump.rdb ：RDB 文件名。
rdb-del-sync-files no ：不同步删除 RDB 文件。
dir /usr/local/redis/data/ ：数据文件存储目录。
replica-serve-stale-data yes ：从服务器可以提供过期数据。
replica-read-only yes ：从服务器只读。
repl-diskless-sync yes ：无磁盘复制。
repl-diskless-sync-delay 5 ：无磁盘复制的延迟。
repl-diskless-sync-max-replicas 0 ：无磁盘复制的最大从服务器数量。
repl-diskless-load disabled ：禁用无磁盘加载。
repl-disable-tcp-nodelay no ：不禁用 TCP_NODELAY。
replica-priority 100 ：从服务器的优先级。
acllog-max-len 128 ：ACL 日志的最大长度。
lazyfree-lazy-eviction no ：不延迟释放被驱逐的键。
lazyfree-lazy-expire no ：不延迟释放过期的键。
lazyfree-lazy-server-del no ：不延迟释放服务器删除的键。
replica-lazy-flush no ：不延迟从服务器的 flush。
lazyfree-lazy-user-del no ：不延迟释放用户删除的键。
lazyfree-lazy-user-flush no ：不延迟释放用户 flush 的键。
oom-score-adj no ：不调整 OOM（内存不足）分数。
oom-score-adj-values 0 200 800 ：OOM 分数的值。
disable-thp yes ：禁用透明大页（Transparent HugePages）。
appendonly no ：不使用 AOF（Append Only File）持久化。
appendfilename "appendonly.aof" ：AOF 文件名。
appenddirname "appendonlydir" ：AOF 文件存储目录。
appendfsync everysec ：AOF 同步策略。
no-appendfsync-on-rewrite no ：在重写时不同步 AOF。
auto-aof-rewrite-percentage 100 ：自动重写 AOF 的百分比。
auto-aof-rewrite-min-size 64mb ：自动重写 AOF 的最小大小。
aof-load-truncated yes ：加载不完整的 AOF。
aof-use-rdb-preamble yes ：AOF 使用 RDB 作为前缀。
aof-timestamp-enabled no ：AOF 中不记录时间戳。
slowlog-log-slower-than 10000 ：慢日志记录的阈值。
slowlog-max-len 128 ：慢日志的最大长度。
latency-monitor-threshold 0 ：延迟监控的阈值。
notify-keyspace-events "" ：发布订阅的事件。
hash-max-listpack-entries 512 ：哈希列表的最大条目数。
hash-max-listpack-value 64 ：哈希列表的最大值。
list-max-listpack-size -2 ：列表的最大 Listpack 大小。
list-compress-depth 0 ：列表压缩深度。
set-max-intset-entries 512 ：集合整数集的最大条目数。
set-max-listpack-entries 128 ：集合列表的最大条目数。
set-max-listpack-value 64 ：集合列表的最大值。
zset-max-listpack-entries 128 ：有序集合列表的最大条目数。
zset-max-listpack-value 64 ：有序集合列表的最大值。
hll-sparse-max-bytes 3000 ：HyperLogLog 稀疏格式的最大字节数。
stream-node-max-bytes 4096 ：Stream 节点的最大字节数。
stream-node-max-entries 100 ：Stream 节点的最大条目数。
activerehashing yes ：激活重哈希。
client-output-buffer-limit normal 0 0 0 ：普通客户端输出缓冲区限制。
client-output-buffer-limit replica 256mb 64mb 60 ：从客户端输出缓冲区限制。
client-output-buffer-limit pubsub 32mb 8mb 60 ：发布订阅客户端输出缓冲区限制。
hz 10 ：时间事件的频率。
dynamic-hz yes ：动态调整 hz。
aof-rewrite-incremental-fsync yes ：AOF 重写时增量同步。
rdb-save-incremental-fsync yes ：RDB 保存时增量同步。
jemalloc-bg-thread yes ：使用 jemalloc 后台线程。

#修改配置文件
vim /usr/local/redis/conf/redis.conf
bind 127.0.0.1 192.168.115.111               #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。如果开启了，那么在没有设定bind ip且没有设密码的情况下，Redis只允许接受本机的响应
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/6379.pid       #341行，指定 PID 文件
logfile "/usr/local/redis/log/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.com                               #1037行，增加一行，设置redis密码

#定义systemd服务管理脚本，不建议
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/6379.conf
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID
PrivateTmp=true

[Install]
WantedBy=multi-user.target

#启动服务
systemctl start redis-server
systemctl enable redis-server

netstat -lntp | grep 6379

2、Redis 命令工具

redis-server：        #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：         #客户端命令行工具
redis-sentinel：        #哨兵集群使用

redis-server

Usage: ./redis-server [/path/to/redis.conf] [options] [-]./redis-server - (read config from stdin)./redis-server -v or --version./redis-server -h or --help./redis-server --test-memory <megabytes>./redis-server --check-system

Examples:./redis-server (run the server with default conf)echo 'maxmemory 128mb' | ./redis-server -./redis-server /etc/redis/6379.conf./redis-server --port 7777./redis-server --port 7777 --replicaof 127.0.0.1 8888./redis-server /etc/myredis.conf --loglevel verbose -./redis-server /etc/myredis.conf --loglevel verbose

Sentinel mode:./redis-server /etc/sentinel.conf --sentinel

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

#例：
redis-cli -h 192.168.115.111 -p 6379 -a 'abc123'

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 192.168.115.111、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 -h 192.168.115.111 -p 6379 -c 100 -n 100000 -a 'abc123'

#测试存取大小为 100 字节的数据包的性能
redis-benchmark -h 192.168.115.111 -p 6379 -q -d 100 -a 'abc123'

#测试本机上 Redis 服务在进行 set 与 lpush 操作时的性能
redis-benchmark -t set,lpush -n 100000 -q -a 'abc123'