Redis存儲方式介紹

在 Redis 中數據是以鍵值對的凡事存儲的，鍵（Key）和值（Value）是基本的數據存儲單元。以下是對 Redis 鍵值對的詳細講解：

鍵（Key）：

類型：鍵是字符串類型，可以包含任何二進制數據。

長度限制：鍵的最大長度為 512 MB。

命名規范：雖然 Redis 對鍵的命名沒有嚴格的要求，但為了提高可讀性和管理性，通常使用有意義的命名規范。例如：?session:abc123

值（Value）：

值可以是多種數據類型之一，Redis 提供了豐富的數據結構來存儲不同類型的數據：

比如字符串（String）、哈希（Hash）、列表（List）、集合（Set）、有序集合（Sorted Set，ZSet）、位圖（Bitmap）、HyperLogLog、地理空間索引（Geospatial）、流（Stream）

這里以字符串類型舉例，其他數據類型后面會介紹

基礎全局命令介紹

設置和獲取鍵值對（string）

這里操作就是這是一個key1?value1的鍵值對，key1為鍵，value1為值

設置好后，再用get命令獲取到key1對應的值

獲取到value1

檢查鍵是否存在

exists key

因為有key1，所以使用key1可以查詢到，返回了1

（這里也可以一次性查詢多個key，返回就是有幾個查到了，就返回幾）

沒有key2，查詢不到，返回0

查找鍵

keys [pattern]

返回所有滿足樣式（pattern）的 key。支持如下統配樣式。

h?llo 匹配 hello , hallo 和 hxllo

h*llo 匹配 hllo 和 heeeello

h[ae]llo 匹配 hello 和 hallo 但不匹配 hillo

h[^e]llo 匹配 hallo , hbllo , ... 但不匹配 hello

h[a-b]llo 匹配 hallo 和 hbllo

?keys *?返回數據庫中所有key

使用 keys?命令在 Redis 中有很大的風險，特別是在生產環境中。這是因為 keys?命令會掃描整個數據庫并返回匹配指定模式的所有鍵。這種操作可能會對 Redis 服務器的性能產生嚴重影響，特別是在鍵數量較多的情況下。

keys命令的風險

1. 性能問題：

   • KEYS 命令是阻塞操作，會遍歷整個數據庫來查找匹配的鍵。
   • 在鍵數量較多時，執行 KEYS 命令可能會導致 Redis 服務卡頓，影響其他操作的響應時間。
   • 這種操作的時間復雜度為 O(N)，其中 N 是數據庫中的鍵數量。

2. 阻塞客戶端：

   • 如果一個客戶端執行 KEYS 命令，其他客戶端的請求可能會被阻塞，直到 KEYS 命令執行完畢。
   • 在高并發場景下，這種阻塞可能導致大量請求堆積，造成 Redis 服務不可用。

3. 內存消耗：

   • KEYS 命令返回的結果集可能非常大，導致返回的數據量超出客戶端的處理能力。
   • 結果集需要在內存中存儲，可能導致 Redis 服務器的內存壓力增大。

當然，也有其他命令可以代替keys，比如scan命令，后面會講到。

在數據量很小的情況下，使用keys命令問題不大。

?刪除鍵

del key

這里因為存在key1，所以使用del刪除返回1，表示刪除成功1個

但是key2不存在，沒有刪除任何key，返回0

設置過期時間

expire key seconds? ? ? ? （單位是秒）

pexpire?key?millisecond? ? ? ? （單位是毫秒）

設置key1，然后設置key1的過期時間為10秒

10秒后用exists查詢，返回0，說明key1已經過期被刪除了

查詢鍵的剩余生存時間

TTL：獲取鍵的剩余生存時間（單位是秒）

PTTL：獲取鍵的剩余生存時間（單位是毫秒）

設置鍵值對并設置過期時間

用ttl和pttl查詢剩余過期時間

過期后，key1被刪除，返回-2

如果返回-1，說明key是永久存在的，沒有設置過期時間

redis過期策略

Redis 通過多種策略來管理鍵的過期和內存回收

可以在redis系統文件的配置，也就是redis.conf里修改過期策略

1. 惰性刪除（Lazy Deletion）

惰性刪除策略意味著當客戶端訪問某個鍵時，Redis 會檢查該鍵是否已經過期。如果該鍵已經過期，Redis 將立即刪除它，并返回一個不存在的結果。

• 實現方式：
  • 每次讀取或寫入一個鍵時，Redis 都會檢查該鍵的過期時間。
  • 如果過期時間已到，Redis 會刪除該鍵，然后返回不存在的結果或進行相應的寫操作。
• 優點：
  • 不會額外占用 CPU 資源，因為只在訪問鍵時進行檢查。
• 缺點：
  • 過期鍵在沒有被訪問時仍會占用內存。

2. 定期刪除（Periodic Deletion）

定期刪除策略是指 Redis 以固定的時間間隔對帶有過期時間的鍵進行掃描和刪除。

• 實現方式：
  • Redis 內部會運行一個后臺任務，以每秒 10 次的頻率隨機抽取一部分帶有過期時間的鍵進行檢查。
  • 如果發現這些鍵已經過期，Redis 會刪除它們。
• 優點：
  • 相對平衡了性能和內存回收的需求。
  • 可以在一定程度上避免大量過期鍵長時間占用內存。
• 缺點：
  • 由于是定期抽樣檢查，仍有可能存在一些過期鍵在被檢查到之前長時間占用內存。

Redis 過期鍵處理策略（惰性刪除和定期刪除）是內置的，不需要特別配置。

但是可以通過以下配置調整定期刪除的頻率：（在redis.conf配置文件里）

hz 10
這表示 Redis 的事件循環頻率，每秒執行 10 次事件循環。這個值會影響定期刪除過期鍵的頻率。

3. 主動刪除（Active Deletion）

主動刪除策略主要是通過內存淘汰策略（Eviction Policy）來實現，當 Redis 內存達到配置的最大使用量時，會主動刪除一些鍵來釋放內存。

• 配置方式：

  • 可以通過 maxmemory 配置項設置 Redis 的最大內存使用量。
  • 可以通過 maxmemory-policy 配置項設置內存淘汰策略，包括以下幾種：
    • volatile-lru：從設置了過期時間的鍵中移除最近最少使用的鍵。
    • allkeys-lru：從所有鍵中移除最近最少使用的鍵。
    • volatile-lfu：從設置了過期時間的鍵中移除最不常使用的鍵。
    • allkeys-lfu：從所有鍵中移除最不常使用的鍵。
    • volatile-ttl：從設置了過期時間的鍵中移除將要過期的鍵。
    • noeviction：當內存達到限制時，不再進行刪除操作，直接返回錯誤。
    • volatile-random：從設置了過期時間的鍵中隨機移除鍵。
    • allkeys-random：從所有鍵中隨機移除鍵。

• 優點：

  • 可以確保 Redis 在達到內存上限時繼續運行。
  • 根據不同的策略，可以優化特定場景下的性能和內存使用。

• 缺點：

  • 可能導致一些熱鍵（高頻訪問的鍵）被移除，從而影響性能。

4. 內存淘汰策略

當 Redis 內存使用達到限制時，會根據配置的內存淘汰策略刪除一些鍵，以釋放內存。以下是一些常用的內存淘汰策略：

• LRU（Least Recently Used）：刪除最近最少使用的鍵。
• LFU（Least Frequently Used）：刪除使用頻率最少的鍵。
• TTL（Time to Live）：刪除最早過期的鍵。
• 隨機刪除：隨機刪除一些鍵。

可以通過 maxmemory-policy 配置項來設置具體的淘汰策略。

比如：

maxmemory-policy allkeys-lru

這表示當達到最大內存限制時，Redis 將采用 LRU策略在所有鍵中移除最近最少使用的鍵。