NoSQL之Redis配置與管理

一、關系型數據庫和非關系型數據庫

1.關系型數據庫

2.非關系型數據庫

3.關系型數據庫和非關系型數據庫區別

二、Redis

1.Redis簡介

2.Redis 的優點

3.Redis 使用場景

4.Redis的數據類型

5.哪些數據適合放入緩存中？

6.Redis為什么這么快？

三、Redis 安裝部署

四、Redis 命令工具

1.redis-cli 命令行工具

2.redis-benchmark 測試工具

3.Redis 數據庫常用命令

4.Redis 多數據庫常用命令

一、關系型數據庫和非關系型數據庫

1.關系型數據庫

●一個結構化的數據庫，創建在關系模型基礎上

●一般面向于記錄

●包括Oracle、MySQL、SQLServer、Microsoft Access、DB2等

2.非關系型數據庫

●除了主流的關系型數據庫外的數據庫，都認為是非關系型

●包括Redis、MongBD、Hbase、Memcached等

3.關系型數據庫和非關系型數據庫區別

1）數據存儲方式不同

關系型和非關系型數據庫的主要差異是數據存儲的方式。關系型數據天然就是表格式的，因此存儲在數據表的行和列中。數據表可以彼此關聯協作存儲，也很容易提取數據。
與其相反，非關系型數據不適合存儲在數據表的行和列中，而是大塊組合在一起。非關系型數據通常存儲在數據集中，就像文檔、鍵值對或者圖結構。你的數據及其特性是選擇數據存儲和提取方式的首要影響因素。

2）擴展方式不同

SQL和NoSQL數據庫最大的差別可能是在擴展方式上，要支持日益增長的需求當然要擴展。
要支持更多并發量，SQL數據庫是縱向擴展，也就是說提高處理能力，使用速度更快速的計算機，這樣處理相同的數據集就更快了。因為數據存儲在關系表中，操作的性能瓶頸可能涉及很多個表，這都需要通過提高計算機性能來克服。雖然SQL數據庫有很大擴展空間，但最終肯定會達到縱向擴展的上限。
而NoSQL數據庫是橫向擴展的。因為非關系型數據存儲天然就是分布式的，NoSQL數據庫的擴展可以通過給資源池添加更多普通的數據庫服務器(節點)來分擔負載。

3）對事務性的支持不同

關系型數據庫遵循ACID規則（原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔離性(Isolation)、持久性(Durability)）。
NoSQL數據庫遵循BASE原則（基本可用（Basically Availble）、軟/柔性事務（Soft-state）、最終一致性（Eventual Consistency））。
由于關系型數據庫的數據強一致性，所以對事務的支持很好。關系型數據庫支持對事務原子性細粒度控制，并且易于回滾事務。
NoSQL數據庫是在CAP（一致性、可用性、分區容忍度）中任選兩項，因為基于節點的分布式系統中，不可能同時全部滿足，所以對事務的支持不是很好。

二、Redis

1.Redis簡介

Redis（遠程字典服務器）是一個開源的、使用 C 語言編寫的 NoSQL 數據庫。
Redis 基于內存運行并支持持久化，采用key-value（鍵值對）的存儲形式，是目前分布式架構中不可或缺的一環。

Redis服務器程序是單進程模型，也就是在一臺服務器上可以同時啟動多個Redis進程，Redis的實際處理速度則是完全依靠于主進程的執行效率。若在服務器上只運行一個Redis進程，當多個客戶端同時訪問時，服務器的處理能力是會有一定程度的下降；若在同一臺服務器上開啟多個Redis進程，Redis在提高并發處理能力的同時會給服務器的CPU造成很大壓力。即：在實際生產環境中，需要根據實際的需求來決定開啟多少個Redis進程。若對高并發要求更高一些，可能會考慮在同一臺服務器上開啟多個進程。若CPU資源比較緊張，采用單進程即可。

2.Redis 的優點

1）具有極高的數據讀寫速度：數據讀取的速度最高可達到 110000 次/s，數據寫入速度最高可達到 81000 次/s。
2）支持豐富的數據類型：支持 key-value、Strings、Lists、Hashes、Sets 及 Sorted Sets 等數據類型操作。
3）支持數據的持久化：可以將內存中的數據保存在磁盤中，重啟的時候可以再次加載進行使用。
4）原子性：Redis 所有操作都是原子性的。
5）支持數據備份：即 master-salve 模式的數據備份。

3.Redis 使用場景

Redis作為基于內存運行的數據庫，是一個高性能的緩存，一般應用在Session緩存、隊列、排行榜、計數器、最近最熱文章、最近最熱評論、發布訂閱等。
Redis 適用于數據實時性要求高、數據存儲有過期和淘汰特征的、不需要持久化或者只需要保證弱一致性、邏輯簡單的場景。

4.Redis的數據類型

類型	簡介	特性	場景
string（字符串）	二進制安全	可以包含任何數據，比如jpg圖片或者序列化對象	...
hash（字典）	鍵值對集合，即編程語言中的map類型	適合存儲對象，并且可以像數據庫中的update一個屬性一樣只修改某一項屬性值	存儲、讀取、修改用戶屬性
List（列表）	鏈表(雙向鏈表)	增刪快，提供了操作某一元素的api	最新消息排行;消息隊列
set（集合）	hash表實現，元素不重復	添加，刑除，查找的復雜度都是 O(1)，提供了求交集，并集、差集的塌作	共同好友;利用唯一性:統計訪問網站的所有IP
sorted set（有序集合）	將set中的元素增加一個權重參數score；元素按score有序排列	教據插入集合時，已經進行了天然排序	排行榜：帶權重的消息隊列

5.哪些數據適合放入緩存中？

1）即時性。例如查詢最新的物流狀態信息。
2）數據一致性要求不高。例如門店信息，修改后，數據庫中已經改了，五分鐘后緩存中才是最新的，但不影響功能使用。
3）訪問量大且更新頻率不高，例如網站首頁的廣告信息，訪問量大，但是不會經常變化。

6.Redis為什么這么快？

1）Redis是一款純內存結構，避免了磁盤I/O等耗時操作。
2）Redis命令處理的核心模塊為單線程，不存在多線程切換而消耗CPU，不用考慮各種鎖的問題，不存在加鎖、釋放鎖的操作，沒有因為可能出現死鎖而導致性能消耗。
3）采用了 I/O 多路復用機制，大大提升了并發效率。

注意：在 Redis 6.0 中新增加的多線程也只是針對處理網絡請求過程采用了多線性，而數據的讀寫命令，仍然是單線程處理的。

三、Redis 安裝部署

1.環境準備

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

2.修改內核參數

vim /etc/sysctl.conf
vm.overcommit_memory = 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? #內核允許超量使用內存直到用完為止，防止OOM殺死進程
net.core.somaxconn = 2048 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?#指定處于監聽狀態的連接請求隊列的最大長度sysctl -p

3.安裝redis

這里需要提前準備redis-7.0.9.tar.gz安裝包

yum install -y gcc gcc-c++ maketar zxvf /opt/redis-7.0.9.tar.gz -C /opt/
cd /opt/redis-7.0.9
make
make PREFIX=/usr/local/redis install
#由于Redis源碼包中直接提供了 Makefile 文件，所以在解壓完軟件包后，不用先執行 ./configure 進行配置，可直接執行 make 與 make install 命令進行安裝。

4.創建redis工作目錄

mkdir /usr/local/redis/{conf,log,data}cp /opt/redis-7.0.9/redis.conf /usr/local/redis/conf/useradd -M -s /sbin/nologin redis
chown -R redis.redis /usr/local/redis/

5.環境變量

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

6.修改配置文件

vim /usr/local/redis/conf/redis.confbind 127.0.0.1 192.168.80.10?? ??? ??? ??? ??? ?#87行，添加 監聽的主機地址
protected-mode no?? ??? ??? ??? ??? ?#111行，將本機訪問保護模式設置no。如果開啟了，那么在沒有設定bind ip且沒有設密碼的情況下，Redis只允許接受本機的響應
port 6379?? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ?#138行，Redis默認的監聽6379端口
daemonize yes?? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ?#309行，設置為守護進程，后臺啟動
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錄
requirepass abc123?? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ?#1037行，增加一行，設置redis密碼

7.定義systemd服務管理腳本

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

8.啟動服務

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

四、Redis 命令工具

redis-server：Redis 服務器啟動命令
redis-benchmark：性能測試工具，用于檢測 Redis 在本機的運行效率
redis-check-aof：修復有問題的 AOF 持久化文件
redis-check-rdb：修復有問題的 RDB 持久化文件
redis-cli：Redis 客戶端命令行工具
redis-sentinel：Redis 哨兵集群使用

1.redis-cli 命令行工具

語法：redis-cli -h host -p port [-a password]
-h ：指定遠程主機
-p ：指定 Redis 服務的端口號
-a ：指定密碼，未設置數據庫密碼可以省略-a 選項
若不添加任何選項表示，則使用 127.0.0.1:6379 連接本機上的 Redis 數據庫

2.redis-benchmark 測試工具

redis-benchmark 是官方自帶的 Redis 性能測試工具，可以有效的測試 Redis 服務的性能。
基本的測試語法：redis-benchmark [選項] [選項值]。
-h ：指定服務器主機名。
-p ：指定服務器端口。
-s ：指定服務器 socket
-c ：指定并發連接數。 ?
-n ：指定請求數。
-d ：以字節的形式指定 SET/GET 值的數據大小。
-k ：1=keep alive 0=reconnect 。
-r ：SET/GET/INCR 使用隨機 key, SADD 使用隨機值。
-P ：通過管道傳輸<numreq>請求。
-q ：強制退出 redis。僅顯示 query/sec 值。
--csv ：以 CSV 格式輸出。
-l ：生成循環，永久執行測試。
-t ：僅運行以逗號分隔的測試命令列表。
-I ：Idle 模式。僅打開 N 個 idle 連接并等待。

#向 IP 地址為 192.168.80.10、端口為 6379 的 Redis 服務器發送 100 個并發連接與 100000 個請求測試性能
redis-benchmark -h 192.168.80.10 -p 6379 -c 100 -n 100000#測試存取大小為 100 字節的數據包的性能
redis-benchmark -h 192.168.80.10 -p 6379 -q -d 100#測試本機上 Redis 服務在進行 set 與 lpush 操作時的性能
redis-benchmark -t set,lpush -n 100000 -q

3.Redis 數據庫常用命令

set：存放數據，命令格式為 set key value
get：獲取數據，命令格式為 get key

1）keys 命令可以取符合規則的鍵值列表，通常情況可以結合*、？等選項來使用。

127.0.0.1:6379> set k1 1
127.0.0.1:6379> set k2 2
127.0.0.1:6379> set k3 3
127.0.0.1:6379> set v1 4
127.0.0.1:6379> set v5 5
127.0.0.1:6379> set v22 5

127.0.0.1:6379> KEYS *? ? ? ? ? #查看當前數據庫中所有鍵

127.0.0.1:6379> KEYS v*? ? ? ? ?#查看當前數據庫中以 v 開頭的數據

127.0.0.1:6379> KEYS v?? ? ? ??#查看當前數據庫中以 v 開頭后面包含任意一位的數據

127.0.0.1:6379> KEYS v???? ???#查看當前數據庫中以 v 開頭 v 開頭后面包含任意兩位的數據

2）exists 命令可以判斷鍵值是否存在。

127.0.0.1:6379> exists teacher?? ??? ?#判斷 teacher 鍵是否存在
(integer) 1?? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ?# 1 表示 teacher 鍵是存在
127.0.0.1:6379> exists tea
(integer) 0?? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ?# 0 表示 tea 鍵不存在

3）del 命令可以刪除當前數據庫的指定 key。

127.0.0.1:6379> keys *
127.0.0.1:6379> del v5
127.0.0.1:6379> get v5

4）type 命令可以獲取 key 對應的 value 值類型。

127.0.0.1:6379> type k1
string

5）expire 命令可以為已存在的 key 設置過期時間

127.0.0.1:6379> expire k1 10?? ??? ?#設置 k1 鍵的過期時間為 10 秒

6）ttl 命令可以查看 key 還有多少秒過期，-1表示永不過期，-2表示已過期

127.0.0.1:6379> ttl k1

7）expire 命令創建 key 和值，并設置過期時間

127.0.0.1:6379> setex k11 15 hello

8）rename 命令是對已有 key 進行重命名。（覆蓋）

命令格式：rename 源key 目標key

注意：使用rename命令進行重命名時，無論目標key是否存在都進行重命名，且源key的值會覆蓋目標key的值。在實際使用過程中，建議先用 exists 命令查看目標 key 是否存在，然后再決定是否執行 rename 命令，以避免覆蓋重要數據。

127.0.0.1:6379> keys v*
1) "v1"
2) "v22"
127.0.0.1:6379> rename v22 v2
OK
127.0.0.1:6379> keys v*
1) "v1"
2) "v2"
127.0.0.1:6379> get v1
"4"
127.0.0.1:6379> get v2
"5"
127.0.0.1:6379> rename v1 v2
OK
127.0.0.1:6379> get v1
(nil)
127.0.0.1:6379> get v2
"4"

9）renamenx 命令的作用是對已有 key 進行重命名，并檢測新名是否存在，如果目標 key 存在則不進行重命名。（不覆蓋）

命令格式：renamenx 源key 目標key

127.0.0.1:6379> keys *
127.0.0.1:6379> get teacher
"zhangsan"
127.0.0.1:6379> get v2
"4"
127.0.0.1:6379> renamenx v2 teacher
(integer) 0
127.0.0.1:6379> keys *
127.0.0.1:6379> get teacher
"zhangsan"
127.0.0.1:6379> get v2
"4"

10）dbsize 命令的作用是查看當前數據庫中 key 的數目。

127.0.0.1:6379> dbsize

11）使用config set requirepass yourpassword命令設置密碼

127.0.0.1:6379> config set requirepass 123456

12）使用config get requirepass命令查看密碼（一旦設置密碼，必須先驗證通過密碼，否則所有操作不可用）

127.0.0.1:6379> auth 123456
127.0.0.1:6379> config get requirepass

4.Redis 多數據庫常用命令

Redis 支持多數據庫，Redis 默認情況下包含 16 個數據庫，數據庫名稱是用數字 0-15 來依次命名的。
多數據庫相互獨立，互不干擾。

1）多數據庫間切換

命令格式：select 序號

注意：使用 redis-cli 連接 Redis 數據庫后，默認使用的是序號為 0 的數據庫。

127.0.0.1:6379> select 10?? ??? ??? ?#切換至序號為 10 的數據庫

127.0.0.1:6379[10]> select 15?? ??? ?#切換至序號為 15 的數據庫

127.0.0.1:6379[15]> select 0?? ??? ??? ?#切換至序號為 0 的數據庫

2）多數據庫間移動數據

格式：move 鍵名序號

127.0.0.1:6379> set k1 100
OK
127.0.0.1:6379> get k1
"100"
127.0.0.1:6379> select 1
OK
127.0.0.1:6379[1]> get k1
(nil)
127.0.0.1:6379[1]> select 0?? ??? ??? ?#切換至目標數據庫 0
OK
127.0.0.1:6379> get k1?? ??? ??? ??? ?#查看目標數據是否存在
"100"
127.0.0.1:6379> move k1 1?? ??? ??? ?#將數據庫 0 中 k1 移動到數據庫 1 中
(integer) 1
127.0.0.1:6379> select 1?? ??? ??? ??? ?#切換至目標數據庫 1
OK
127.0.0.1:6379[1]> get k1?? ??? ??? ?#查看被移動數據
"100"
127.0.0.1:6379[1]> select 0
OK
127.0.0.1:6379> get k1?? ??? ??? ??? ?#在數據庫 0 中無法查看到 k1 的值
(nil)