【Cache】Redis配置以及常用命令

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一、关系型数据库 与 非关系型数据库

1. 关系型数据库的概念

  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、PostgreSQL 等。

  以上数据库在使用的时候必须先建库建表设计表结构，然后存储数据的时候按表结构去存，如果数据与表结构不匹配就会存储失败。

2. 非关系型数据库的概念

  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。

  不需要预先建库建表定义数据存储表结构，每条记录可以有不同的数据类型和字段个数（比如微信群聊里的文字、图片、视频、音乐等）。

  主流的 NoSQL 数据库有 Redis、MongBD、Hbase、Memcached、ElasticSearch、TSDB 等。

3. 关系型数据库和非关系型数据库区别

3.1 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。

3.2 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克服。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。

3.3 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。

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（高并发、高性能、高可用）。

• High performance——对数据库高并发读写需求。
• 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。让关系型数据库关注在关系上和对数据的一致性保障，非关系型数据库关注在存储和高效率上。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。

5. 总结

5.1 两组区别

	关系型数据库SQL	非关系型数据库NoSQL
存储结构	二维表结构	键值对、文档、图形结构等
扩展方式	纵向扩展提升硬件性能	横向扩展增加服务器节点数量
事务支持	事务控制更稳定，细粒度更高	稳定性和细粒度控制方面不如关系型数据库
典型代表	Mysql、Oracle、SQL Server、PostgreSQL	Redis、Memcached、MongDB、ElasticSearch、Prometheus

5.2 创建实例过程

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)

非关系型数据库不需要手动建数据库和集合（表）。

二、Redis 的概述

1. Redis 简介

  Redis（远程字典服务器） 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，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。

2. Redis 的进程模式

  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。

3. Redis 的优点

• 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。
• 支持丰富的数据类型：支持 key-value、Strings、Lists、Hashes、Sets 及 Sorted Sets 等数据类型操作。
• 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。
• 原子性：Redis 所有操作都是原子性的。
• 支持数据备份：即 master-salve 模式的数据备份（主从复制）。

4. Redis 的资源配比

  CPU与内存资源配比1:8。比如2核16G、4核32G、8核64G。

  这类是高内存资源占比。尤其适合内存型数据库应用，比如 redis 、 memcache 的部署。在实践中，如果用8核16G部署一台 Redis ，会造成性能过剩。redis是单进程单线程模式，对多核利用得不太好，所以适合向1:4或者1:8的高内存资源配比考虑。如果想要 redis 把多核性能利用好，可以考虑一台机器上多部署几个 redis。

5. Redis 的数据类型

结构类型	结构存储的值	结构的读写能力	场景
String（字符串）	可以是字符串，整数，浮点数	对整个字符串或者字符串的其中一部分进行操作，对整数和浮点数执行自增或者自减操作	…
List（列表）	一个链表，链表上每个节点都包含了一个字符串	从链表的俩端推入或者弹出元素：根据便移量对链表进行 修剪：读取单个或多个元素，根据值查找或者移除元素	最新消息排行：消息队列
Hash（散列）	包含键值对的无需散列表	添加、获取、移除单个键值对，获取所有键值对	存储、读取、修改用户属性
set（无序集合）	包含字符串的无需手机器，并且被包含的每个字符串都是独一无二各不相同的	添加、获取、移除单个元素，检查一个元素是否存在与集合中，计算交集，并集，差集，从集合里面随机获取元素	共同好友：利用唯一性，统计访问网站的所有IP
zset、Sorted Set（有序集合）	字符串成员与浮点数分值之间的有序映射，元素的排列顺序由分值的大小决定	添加、获取、删除单个元素，根据分值范围或者成员来获取元素	排行榜：带权重的详细队列

  除了以上五种常用的，还三种特殊的数据类型，分别是HyperLogLogs（基数统计）， Bitmaps (位图) ， geospatial （地理位置)。

6. Redis 使用场景

  Redis作为基于内存运行的数据库，是一个高性能的缓存，一般应用在Session缓存、队列、排行榜、计数器、最近最热文章、最近最热评论、发布订阅等。

  Redis 适用于数据实时性要求高、数据存储有过期和淘汰特征的、不需要持久化或者只需要保证弱一致性、逻辑简单的场景。

  我们通常会将部分数据放入缓存中，来提高访问速度，然后数据库承担存储的工作。

7. 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。

8. 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。

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安装部署

1. 环境准备

1.1 关闭防火墙

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

1.2 修改内核参数

vim /etc/sysctl.conf
vm.overcommit_memory = 1
net.core.somaxconn = 10240

sysctl -p

2. 安装redis

2.1 yum 安装与 make 编译

yum install -y gcc gcc-c++ make

tar 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。

2.2 创建redis工作目录

mkdir /usr/local/redis/{conf,log,data}

cp /opt/redis-