NoSQL Redis配置與優化

一、關系數據庫與非關系型數據庫

1. 關系型數據庫：

關系型數據庫是一個結構化的數據庫，創建在關系模型（二維表格模型）基礎上，一般面向于記錄。
SQL 語句（標準數據查詢語言）就是一種基于關系型數據庫的語言，用于執行對關系型數據庫中數據的檢索和操作。
主流的關系型數據庫包括 Oracle、MySQL、SQL Server、Microsoft Access、DB2、PostgreSQL 等。
以上數據庫在使用的時候必須先建庫建表設計表結構，然后存儲數據的時候按表結構去存，如果數據與表結構不匹配就會存儲失敗。

2. 非關系型數據庫

NoSQL(NoSQL = Not Only SQL )，意思是“不僅僅是 SQL”，是非關系型數據庫的總稱。
除了主流的關系型數據庫外的數據庫，都認為是非關系型。
不需要預先建庫建表定義數據存儲表結構，每條記錄可以有不同的數據類型和字段個數（比如微信群聊里的文字、圖片、視頻、音樂等）。
主流的 NoSQL 數據庫有 Redis、MongBD、Hbase、Memcached 等。

非關系型數據庫產生背景

可用于應對 Web2.0 純動態網站類型的三高問題。
（1）High performance——對數據庫高并發讀寫需求
（2）Huge Storage——對海量數據高效存儲與訪問需求
（3）High Scalability && High Availability——對數據庫高可擴展性與高可用性需求

3.?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個表，這都需要通過提高計算機性能來。
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。
關系：縱向 ? 比如說硬件中添加內存
非關：橫向 ?天然分布式

（3）對事務性的支持不同

如果數據操作需要高事務性或者復雜數據查詢需要控制執行計劃，那么傳統的SQL數據庫從性能和穩定性方面考慮是你的最佳選擇。SQL數據庫支持對事務原子性細粒度控制，并且易于回滾事務。
雖然NoSQL數據庫也可以使用事務操作，但穩定性方面沒法和關系型數據庫比較，所以它們真正閃亮的價值是在操作的擴展性和大數據量處理方面。

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 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 為什么這么快？

Redis是一款純內存結構，避免了磁盤I/o等耗時操作。
Redis命令處理的核心模塊為單線程，減少了鎖競爭，以及頻繁創建線程和銷毀線程的代價，減少了線程上下文切換的消耗。
采用了 I/O 多路復用機制，大大提升了并發效率。

4. Redis 五種數據類型

字符串（Strings）：用于存儲文本、整數或二進制數據，大小可達 512 MB。
哈希（Hashes）：字段和值之間的映射，其中字段和值都是字符串，適用于存儲對象。
列表（Lists）：按添加順序排列的字符串集合，允許在列表兩端進行操作。
集合（Sets）：無序的唯一字符串集合，允許進行交集、并集和差集等操作。
有序集合（Sorted Sets 或 Zsets）：類似于集合，但每個成員都關聯一個分數，用于對元素進行排序。這允許根據它們的分數檢索一系列元素。

三、Redis 安裝部署

1. 關閉防火墻與核心防護

systemctl stop firewalld
setenforce 0

2. 安裝依賴環境

yum install -y gcc gcc-c++ maketar zxvf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt/cd /opt/redis-5.0.7/
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。

3. 執行腳本文件

執行軟件包提供的 install_server.sh 腳本文件設置 Redis 服務所需要的相關配置文件

cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
......					#一直回車
Please select the redis executable path [ ] 
輸入：/usr/local/redis/bin/redis-server#需要手動修改為 /usr/local/redis/bin/redis-server

解釋：

Selected config:
Port           : 6379								#默認偵聽端口為6379
Config file    : /etc/redis/6379.conf				#配置文件路徑
Log file       : /var/log/redis_6379.log			#日志文件路徑
Data dir       : /var/lib/redis/6379				#數據文件路徑
Executable     : /usr/local/redis/bin/redis-server	#可執行文件路徑
Cli Executable : /usr/local/bin/redis-cli			#客戶端命令工具

4. 創建軟連接

把redis的可執行程序文件放入路徑環境變量的目錄中便于系統識別

ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/

5. 啟動 Redis 服務

當 install_server.sh 腳本運行完畢，Redis 服務就已經啟動，默認監聽端口為 6379

netstat -natp | grep redis#Redis 服務控制
/etc/init.d/redis_6379 stop				#停止
/etc/init.d/redis_6379 start			#啟動
/etc/init.d/redis_6379 restart			#重啟
/etc/init.d/redis_6379 status			#狀態

6. 修改配置文件

修改配置 /etc/redis/6379.conf 參數

vim /etc/redis/6379.confbind 127.0.0.1 192.168.10.23				#70行，添加 監聽的主機地址
port 6379									#93行，Redis默認的監聽端口
daemonize yes								#137行，啟用守護進程
pidfile /var/run/redis_6379.pid				#159行，指定 PID 文件
loglevel notice								#167行，日志級別
logfile /var/log/redis_6379.log				#172行，指定日志文件/etc/init.d/redis_6379 restart

四、Redis 命令工具

redis-server：用于啟動 Redis 的工具
redis-benchmark：用于檢測 Redis 在本機的運行效率
redis-check-aof：修復 AOF 持久化文件
redis-check-rdb：修復 RDB 持久化文件
redis-cli：Redis 命令行工具

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。

2.1?向 IP 地址為 172.168.1.1、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 172.168.1.11 -p 6379 -c 100 -n 100000

2.2?測試存取大小為 100 字節的數據包的性能

redis-benchmark -h 172.168.1.11 -p 6379 -q -d 100

2.3?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

五、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

keys

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。

exists

exists 命令可以判斷鍵值是否存在。

del

del 命令可以刪除當前數據庫的指定 key。

type

type 命令可以獲取 key 對應的 value 值類型。

rename

# 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
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。

renamenx

# 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

dbsize

dbsize 命令的作用是查看當前數據庫中 key 的數目。

config

#使用config set requirepass yourpassword命令設置密碼
172.168.1.11:6379> config set requirepass 123456#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）
172.168.1.11:6379> auth 123456
172.168.1.11:6379> config get requirepass#刪除密碼
config set requirepass ''

六、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。

多數據庫間切換

命令格式：select 序號
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。

多數據庫間移動數據

格式：move 鍵值 序號

清除數據庫內數據

FLUSHDB ：清空當前數據庫數據
FLUSHALL ：清空所有數據庫的數據，慎用！