前言
许多Web应用都将数据保存到关系型数据库( RDBMS)中，应用服务器从中读取数据并在浏览器中显示。但随着数据量的增大、访问的集中，就会出现RDBMS的负担加重、数据库响应恶化、 网站显示延迟等重大影响。Memcached/redis是高性能的分布式内存缓存服务器,通过缓存数据库查询结果，减少数据库访问次数，以提高动态Web等应用的速度、 提高可扩展性。RDBMS即关系数据库管理系统(Relational Database Management System)
一.简介
1.nosql产品: redis,mongodb,memcached.
NOSQL名词解释：非关系型数据库
以键值对的方式存储数据—（Key-Value）的形式。缓存数据库
2.NoSQL的优点/缺点
优点:
- 高可扩展性
- 分布式计算
- 低成本
- 架构的灵活性
- 没有复杂的关系
缺点:
- 没有标准化
- 有限的查询功能（到目前为止）
- 最终一致是不直观的程序
缓存服务器作用: 加快访问速度 ,缓解数据库压力
3.关系型数据库与非关系型数据库的区别：面试题
1.首先了解一下 什么是关系型数据库？
关系型数据库最典型的数据结构是表，由二维表及其之间的联系所组成的一个数据组
织。
优点：
1、易于维护：都是使用表结构，格式一致；
2、使用方便：SQL语言通用，可用于复杂查询；
3、复杂操作：支持SQL，可用于一个表以及多个表之间非常复杂的查询。
缺点：
1、读写性能比较差，尤其是海量数据的高效率读写；
2、固定的表结构，灵活度稍欠；
3、高并发读写需求，传统关系型数据库来说，硬盘I/O是一个很大的瓶颈
2.非关系型数据库
什么非关系型数据库呢？
非关系型数据是一种数据结构化存储方法的集合，可以是文档或者键值对等
优点：
1、格式灵活：存储数据的格式可以是key,value形式、文档形式、图片形式等等，文档形式、图片形式等等，使用灵活，应用场景广泛，而关系型数据库则只支持基础类型。
2、速度快：nosql可以使用硬盘或者随机存储器作为载体，而关系型数据库只能使用硬盘；
3、高扩展性；
4、成本低：nosql数据库部署简单，基本都是开源软件。
缺点：
1、不提供sql支持，学习和使用成本较高；
2、无事务处理；
3、数据结构相对复杂，复杂查询方面稍欠。
二.memcached
1.特点
1)内置内存存储方式-----------为了提高性能，memcached中保存的数据都存储在memcache内置的内存存储空间中。由于数据仅存在于内存中，重启操作系统会导致全部数据消失
2)简单key/value存储---------------服务器不关心数据本身的意义及结构，只要是可序列化数据即可。存储项由“键、过期时间、可选的标志及数据”四个部分组成；
2.服务框架
原理
1、检查客户端的请求数据是否在memcached中，如有，直接把请求数据返回，不再对数据库进行任何操作，路径操作为①②③⑦。
2、如果请求的数据不在memcached中，就去查数据库，把从数据库中获取的数据返回给客户端，同时把数据缓存一份到memcached中（memcached客户端不负责，需要程序明确实现），路径操作为①②④⑤⑦⑥。
3.保持缓存的“新鲜性”，每当数据发生变化的时候（比如，数据有被修改，或被删除的情况下），要同步更新的缓存信息，确保用户不会在缓存取到旧的数据。
3、配置安装Memcached
memcache能存放多少数据，取决于服务器本身的内存有多大。
1.安装----准备一台服务器
[root@memcached ~]# yum install memcached -y
[root@memcached ~]# systemctl start memcached #启动
2.修改配置文件
[root@memcached ~]# vim /etc/sysconfig/memcached
PORT="11211" ---监听的端口，默认11211.可以修改
USER="memcached" -----用户
MAXCONN="1024" -----默认并发，可以修改
CACHESIZE="64" ------给的内存。默认是M
OPTIONS="" ----监听的网络地址
然后把ip地址发给开发人员，开发的会使用api接口连接memcached.
测试：
[root@memcached ~]# yum install -y telnet #安装telent
[root@memcached ~]# telnet 192.168.152.129 11211
Trying 192.168.152.129...
Connected to 192.168.152.129.
Escape character is '^]'.
set name 0 60 9 #设置名称为name的key key 标记位(id号) 过期时间 大小
helloword #给name的值
STORED #出现stoped表示已经存储成功。
get name #查询key值
VALUE name 0 9
helloword
END
quit ---退出
参数解释:
name：key的名字 自己定义
0：key的id号，需要和其他的key不一样
60：缓存过期时间,单位为秒，0为永远
9：字符串最大长度
不用它的原因：存储的数据类型单一，而且数据只能存储在内存中。无法实现数据的持久化，服务器重启，数据将消失
=================================================================
扩展:安装php支持memcached的扩展模块:
安装php7.0
[root@memcached ~]# rpm -Uvh https://mirror.webtatic.com/yum/el7/epel-release.rpm
[root@memcached ~]# rpm -Uvh https://mirror.webtatic.com/yum/el7/webtatic-release.rpm
[root@memcached ~]# yum install php70w.x86_64 php70w-cli.x86_64 php70w-common.x86_64 php70w-gd.x86_64 php70w-ldap.x86_64 php70w-mbstring.x86_64 php70w-mcrypt.x86_64 php70w-mysql.x86_64 php70w-pdo.x86_64 php70w-devel zlib-devel -y
[root@memcached ~]# yum -y install php70w-fpm
[root@memcached ~]# yum install -y make gcc zlib-devel libmemcached-devel git
下载PHP Memcache 扩展包
[root@memcached ~]# yum install libmemcached -y
[root@memcached ~]# yum install php70w-pecl-memcached -y
安装nginx略，配置nginx的yum源。测试访问php的页面。
[root@memcached ~]# vim /etc/nginx/conf.d/defult.conf
server {
listen 80;
server_name localhost;
location ~ \.php$ {
root /usr/share/nginx/html;
fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
fastcgi_index index.php;
fastcgi_param SCRIPT_FILENAME $document_root$fastcgi_script_name;
include fastcgi_params;
}
}
编辑php页面
[root@memcached ~]# cd /usr/share/nginx/html/
[root@memcached html]# vi index.php
<?php
phpinfo();
?>
启动nginx与php
保存退出，重启php-fpm即可。
浏览器访问
三.Redis服务
1.介绍
redis是一个开源的、使用C语言编写的、支持网络交互的、可基于内存也可持久化的Key-Value数据库。redis的官网：redis.io
2.redis的特点:
1.丰富的数据结构 -----String,list,set,hash等数据结构的存储
2.支持持久化
3.支持事务 ---------------事务是指“一个完整的动作，要么全部执行，要么什么也没有做”。
4.支持主从
3.区别
redis和memcache比较
1).Redis不仅仅支持简单的k/v类型的数据,同时还提供了list,set,zset,hash等数据结构的存储
2).Redis支持master-slave(主-从)模式应用
3).Redis支持数据的持久化
4.安装Redis
1）安装单机版redis
[root@redis-master ~]# mkdir -p /data/application ---创建工作目录
[root@redis-master ~]# wget http://download.redis.io/releases/redis-4.0.9.tar.gz ---下载redis
[root@redis-master ~]# tar xzf redis-4.0.9.tar.gz -C /data/application/ ---解压
[root@redis-master ~]# cd /data/application/
[root@redis-master application]# mv redis-4.0.9/ redis
[root@redis-master application]# cd redis/
[root@redis-master redis]# yum install -y gcc make #安装编译工具
[root@redis-master redis]# make
注：如果报错请将刚才解压的安装包删除掉，再次重新解压并进行make安装即可。
[root@redis-master redis]# mv redis.conf redis.conf.bak
[root@redis-master redis]# vim redis.conf ---修改如下
bind 192.168.246.202 #只监听内网IP
daemonize yes #开启后台模式将on改为yes
port 6379 #端口号
dir /data/application/redis/data #本地数据库存放持久化数据的目录该目录-----需要存在
创建存放数据的目录
[root@redis-master redis]# mkdir /data/application/redis/data
配置redis为systemctl启动
[root@redis-master redis]# cd /lib/systemd/system
[root@redis-master system]# vim redis.service
[Unit]
Description=Redis
After=network.target
[Service]
ExecStart=/data/application/redis/src/redis-server /data/application/redis/redis.conf --daemonize no
ExecStop=/data/application/redis/src/redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 shutdown
[Install]
WantedBy=multi-user.target
======================================================================================
参数详解:
• [Unit] 表示这是基础信息
• Description 是描述
• After 是在那个服务后面启动，一般是网络服务启动后启动
• [Service] 表示这里是服务信息
• ExecStart 是启动服务的命令
• ExecStop 是停止服务的指令
• [Install] 表示这是是安装相关信息
• WantedBy 是以哪种方式启动：multi-user.target表明当系统以多用户方式（默认的运行级别）启动时，这个服务需要被自动运行。
启动服务:[root@redis-master system]# systemctl daemon-reload #重新加载
[root@redis-master system]# systemctl start redis.service
登陆redis
[root@redis-master system]# cd /data/application/redis/src/
[root@redis-master src]# ./redis-cli -h 192.168.152.129 -p 6379
192.168.152.129:6379> ping ---测试redis是否可以用
PONG
192.168.152.129:6379> set name xiaoming #设置key--name，并设置值
OK
192.168.152.129:6379> get name #获取到key
"xiaoming"
192.168.152.129:6379>
单机版redis已经部署完成。将ip和端口发给开发就可以了。
192.168.152.129:6379> set key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]
EX seconds ： 将键的过期时间设置为 seconds 秒。 执行 SET key value EX seconds 的效果等同于执行 SETEX key seconds value。
PX milliseconds ： 将键的过期时间设置为 milliseconds 毫秒。 执行 SET key value PX milliseconds 的效果等同于执行 PSETEX key milliseconds value。
NX ： 只在键不存在时， 才对键进行设置操作。
XX ： 只在键已经存在时， 才对键进行设置操作。
使用 EX 选项：
[root@localhost src]# ./redis-cli -h 192.168.152.129 -p 6379
192.168.152.129:6379> set name1 xiaohong EX 10
OK
192.168.152.129:6379> get name1
"xiaohong"
等待10s，再次查看
192.168.152.129:6379> get name1
(nil)
使用 PX 选项：
192.168.152.129:6379> set name2 xiaohong PX 3233
OK
192.168.152.129:6379> get name2
"xiaohong"
等待3s，再次查看
192.168.152.129:6379> get name2
(nil)
使用 NX 选项：
192.168.152.129:6379> set class 1901 NX
OK # 键不存在，设置成功
192.168.152.129:6379> get class
"1901"
192.168.152.129:6379> set class 1901 NX
(nil) # 键已经存在，设置失败
192.168.152.129:6379> get class
"1901" # 维持原值不变
使用 XX 选项：
192.168.152.129:6379> set home taikang XX
(nil) # 因为键不存在，设置失败
192.168.152.129:6379> set home taikang
OK # 先给键设置一个值
192.168.152.129:6379> set home zhengzhou XX
OK # 设置新值成功
192.168.152.129:6379> get home
"zhengzhou"
删除：
192.168.152.129:6379> del class
(integer) 1
192.168.152.129:6379> get class
(nil)
redis的相关工具
./redis-cli #redis的客户端
./redis-server #redis的服务端
./redis-check-aof #用于修复出问题的AOF文件
./redis-sentinel #用于集群管理
5、数据持久化
即把数据保存到可永久保存的存储设备中（如磁盘）。
1）redis持久化 – 两种方式
一.redis提供了两种持久化的方式，分别是RDB（Redis DataBase）和AOF（Append Only File）。
RDB（Redis DataBase）：是在不同的时间点，将redis存储的数据生成快照并存储到磁盘等介质上；
特点:
1.周期性
2.不影响数据写入 #RDB会启动子进程，备份所有数据。当前进程，继续提供数据的读写。当备份完成，才替换老的备份文件。
3.高效 #一次性还原所有数据
4.完整性较差 #故障点到上一次备份，之间的数据无法恢复。
======================================================================================
AOF（Append Only File）则是换了一个角度来实现持久化，那就是将redis执行过的所有写指令记录下来，在下次redis重新启动时，只要把这些写指令从前到后再重复执行一遍，就可以实现数据恢复了。
特点:
1.实时性
2.完整性较好
3.体积大 #记录数据的指令，删除数据的指令都会被记录下来。
=======================================================================================
二.RDB和AOF两种方式也可以同时使用，在这种情况下，如果redis重启的话，则会优先采用AOF方式来进行数据恢复，这是因为AOF方式的数据恢复完整度更高。
三.如何选择方式？
缓存：不用开启任何持久方式
双开:因RDB数据不实时，但同时使用两者时服务器只会找AOF文件,所以RDB留作以防万一的手段。
官方的建议是两个同时使用。这样可以提供更可靠的持久化方案。
写入速度快 ------------AOF
写入速度慢 ------------RDB
2、持久化配置
1、RDB默认开启：
[root@redis-master src]# cd ..
[root@redis-master redis]# vim redis.conf
#dbfilename：持久化数据存储在本地的文件
dbfilename dump.rdb
#dir：持久化数据存储在本地的路径
dir /data/application/redis/data
##snapshot触发的时机，save <seconds> <changes>
##如下为900秒后，至少有一个变更操作，才会snapshot
##对于此值的设置，需要谨慎，评估系统的变更操作密集程度
##可以通过save “”来关闭snapshot功能
#save时间，以下分别表示更改了1个key时间隔900s进行持久化存储；更改了10个key300s进行存储；更改10000个key60s进行存储。
save 900 1
save 300 10
save 60 10000
##yes代表当使用bgsave命令持久化出错时候停止写RDB快照文件,no表明忽略错误继续写文件，“错误”可能因为磁盘已满/磁盘故障/OS级别异常等
stop-writes-on-bgsave-error yes
##是否启用rdb文件压缩，默认为“yes”，压缩往往意味着“额外的cpu消耗”，同时也意味着较短的网络传输时间
rdbcompression yes
注意:每次快照持久化都是将内存数据完整写入到磁盘一次，如果数据量大的话，而且写操作比较多，必然会引起大量的磁盘io操作，可能会严重影响性能。
2.AOF默认关闭--开启
[root@redis-master src]# cd ..
[root@redis-master redis]# vim redis.conf
修改如下:
1、此选项为aof功能的开关，默认为“no”，可以通过“yes”来开启aof功能,只有在“yes”下，aof重写/文件同步等特性才会生效
====================================
2、指定aof文件名称
appendfilename appendonly.aof
====================================
3、指定aof操作中文件同步策略，有三个合法值：always everysec no,默认为everysec
appendfsync everysec
always #每次有数据修改发生时都会写入AOF文件
everysec #每秒钟同步一次，该策略为AOF的缺省策略
no #从不同步。高效但是数据不会被持久化
开启持久化功能后，重启redis后，数据会自动通过持久化文件恢复
拓展RDB快照备份恢复：
redis数据库备份与恢复（dump.rdb快照方式），两台机器
做备份机器的redis.conf配置文件内容：
dbfilename dump.rdb
dir /data/application/redis/data
save 900 1
save 300 10
save 60 10000
stop-writes-on-bgsave-error yes
rdbcompression yes
备份数据：
[root@redis-slave-1 redis]# src/redis-cli
127.0.0.1:6379> set name3 qianfeng
OK
127.0.0.1:6379> set name4 tianyun
OK
127.0.0.1:6379> BGSAVE 执行备份，或者敲SAVE
[root@redis-slave-1 redis]# ls data/
dump.rdb
[root@redis-slave-1 redis]# scp data/dump.rdb 192.168.152.135:/usr/local/redis/data/
恢复数据的机器：
修改redis.conf配置文件
将dump.rdb数据文件存放到配置文件制定的目录下，直接启动即可
[root@redis-master redis]# src/redis-server redis.conf &
[root@redis-master redis]# src/redis-cli
[root@redis-master redis]#
127.0.0.1:6379> get name3
"qianfeng"
127.0.0.1:6379> get name4
"tianyun"
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