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一、关系数据库与非关系型数据库
1、关系型数据库
- 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(mariadb）、SQL Server、Microsoft Access、DB2等。
2、非关系型数据库
- NoSQL（NoSQL=NotOnlySQL），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。
- 主流的NoSQL数据库有Redis、MongoDB、Hbase、Memcached、Postgresql等。
3、关系型数据库和非关系型数据库区别
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。
- 关系型：依赖于关系模型E-R图，同时以二维表格式的方式存储数据
- 非关系型：除了以表格形式存储之外，通常会以大块的形式组合在一起进行存储数据
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。
- 关系：纵向（天然表格式）
- 非关：横向（天然分布式）
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最佳选择。SQL 数据库支持对事务（ACID）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。
关系型：特别适合高事务性要求和需要控制执行计划的任务
非关系：此处会稍显弱势，其价值点在于高扩展性和大数据量处理方面
4、非关系型数据库产生背景
用于应对 Web2.0 纯动态网站类型的三高问题：
- High performance对数据库高并发读写需求
- HugeStorage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。让关系数据库关注在关系上，非关系型数据库关注在存储上。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。
存储位置
- mysql 高热数据 -> redis
- web -> redis -> mysql
- cpu -> 内存/缓存 -> 磁盘
关系型数据库存储过程
- 实例 -> 数据库 -> 表 -> 记录行、数据字段 -> 存储数据
非关系型数据库
- 实例 -> 数据库 -> 集合 -> 键值对（key-value）
二、Redis
- redis 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（支持存储在磁盘），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
- redis 服务器程序是单进程模型
redis 服务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。即：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。
建议使用2个以上进程，原因有：
- 备份
- 抗高并发的同时尽量不给CPU造成太大的压力
redis 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（散列值）、Sets 及 Ordered Sets 等数据类型操作，如下：
- string 字符串：可以为整形、浮点和字符型，统称为元素
- list 列表：实现队列，元素不唯一，先入先出原则
- set 集合：各不相同的元素
- hash 散列值：hash 的 key 必须是唯一的
- set/ordered sets：集合/有序集合
- 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-slave 模式的数据备份
- 支持 publish（消息发布）/ subscribe（订阅），通知，设置 key 有效期等等特性
redis的使用场景
redis 作为基于内存运行的数据库，缓存是其最常应用的场景之一。除此之外，redis 常见应用场景还包括获取最新 N 个数据的操作、排行榜类应用、计数器应用、存储关系、实时分析系统、日志记录。
redis速度快的原因
- redis 是纯内存结构，避免了磁盘的 I/O 等耗时操作
- redis 命令处理的核心模块为单线程，减少了锁竞争，以及频繁创建线程和销毁线程的代价，减少了线程上下文切换的消耗
- 采用了 I/O 多路复用机制，大大提升了并发效率
I/O 多路复用程序虽然会同时监听多个 socket 连接，但是其会将监听的 socket 都放到一个队列里面，然后通过这个队列有序的，同步的将每个 socket 对应的时间传送到文件事件分派器，再由文件事件分派器给对应的事件处理器进行处理，只有当一个 socket 所对应的事件被处理完毕之后，I/O 多路复用程序才会继续向文件事件分派器传送下一个 socket 所对应的的事件，这也可以验证上面的结论，处理客户端的命令请求是单线程的方式逐个处理，但是事件处理器内并不是只有一个线程。
epoll机制的优势
- epoll 没有最大并发连接的限制，上限是最大可以打开文件的数目，这个数字一般远大于 2048, 一般来说这个数目和系统内存关系很大 ，具体数目可以 cat /proc/sys/fs/file-max 查看。
- 效率提升，epoll 最大的优点就在于它只管你活跃的连接 ，而跟连接总数无关，因此在实际的网络环境中，epoll 的效率就会远远高于 select 和 poll。
- 内存拷贝，epoll 在这点上使用了共享内存，这个内存拷贝也省略了。I/O 多路复用就通过一种机制，可以监视多个描述符，一旦某个描述符就绪，能够通知程序进行相应的操作。
- 多个 socket 会定义为一个 fd 文件描述符（每有一个新建、打开、修改等 “事件” 内核就会返回一个fd（可理解为索引）），在每个 fd 激活时，会进行内核中的回调函数。
- I/O 多路复用程序会监听 socket 活跃的链接，然后调用该 socket（而此 socket 文件句柄主要实现的是网络上的 ip+port+协议所标识的网络中的进程）可以简单理解为虚拟接口（抽象层）。本质而言就是使用一个线程来追踪多个 socket（I/O流）的状态，来管理多个 I/O。
- I/O 复用：一个线程同时追踪、管理多个连接（原本默认情况下是一个线程对应一个连接）。
- 回调：预先定义具体的执行过程（定义一个方法），等待调用。在一个线程给执行时，可以根据 触发器 钩子 完成回调，回调的目的是提高处理性能和节省资源。
Redis 具有以下几个优点（redis 特性（与其他nosql对比））
(1)、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。
(2)、支持丰富的数据类型：支持key-value、 Strings、Lists、 Hashes（散列值）、 Sets 及Ordered Sets 等数据类型操作。
ps:
- string 字符串（可以为整形、浮点和字符型，统称为元素）
- list 列表：（实现队列，元素不唯一，先入先出原则）
- set 集合：（各不相同的元素）
- hash hash散列值：（hash的key必须是唯一的）
- set /ordered sets 集合/有序集合
(3)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。
(4)原子性：Redis所有操作都是原子性的。
(5)支持数据备份：即master-salve 模式的数据备份。
丰富的特性 – Redis还支持 publish（消息发布）/subscribe（订阅）, 通知, 设置key有效期等等特性。
Redis作为基于内存运行的数据库，缓存是其最常应用的场景之一。除此之外，Redis常见应用场景还包括获取最新N个数据的操作、排行榜类应用、计数器应用、存储关系、实时分析系统、日志记录。
支持key-value、 Strings、Lists、 Hashes（散列值）、 Sets 及Ordered Sets 等数据类型操作。
三、安装部署Redis
1、关闭防火墙和核心防护
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
2、编译安装
wget http://101.34.22.188/redis/redis-5.0.7.tar.gz -P /opt
yum -y install gcc gcc-c++ make
yum repolist && yum -y install gcc*
cd /opt
tar zxvf /opt/redis-5.0.7.tar.gz -C /opt
cd /opt/redis-5.0.7/
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
make && make PREFIX=/usr/local/redis install
cd /opt/redis-5.0.7/utils
执行软件包提供的 install_server.sh 脚本文件设置 redis 服务所需要的相关配置文件
./install_server.sh
… #一直回车
Please select the redis executable path [] /usr/local/redis/bin/redis-server
#需要手动输入 /usr/local/redis/bin/redis-server #注意要一次性正确输入
3、路径优化
把 redis 的可执行程序文件放入路径环境变量的目录中便于系统识别
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/
当 install_server.sh 脚本运行完毕，redis 服务就已经启动，默认监听端口为 6379
netstat -natp | grep redis
4、Redis服务控制
/etc/init.d/redis_6379 stop #停止
/etc/init.d/redis_6379 start #启动
/etc/init.d/redis_6379 restart #重启
/etc/init.d/redis_6379 status #状态
5、修改配置/etc/redis/6379.conf参数
vim /etc/redis/6379.conf
+
bind 127.0.0.1 192.168.32.10 #70行，添加监听的主机地址
port 6379 #93行，redis 默认的监听端口
daemonize yes #137行，启用守护进程
pidfile /var/run/redis_6379.pid #159行，指定 PID 文件
loglevel notice #167行，日志级别
logfile /var/log/redis_6379.log #172行，指定日志文件
----------------------------------------------------------
/etc/init.d/redis_6379 restart
Redis命令工具
- redis-server #用于启动 Redis 的工具
- redis-benchmark #用于检测 Redis 在本机的运行效率
- redis-check-aof #修复 AOF 持久化文件
- redis-check-rdb #修复 RDB 持久化文件
- redis-cli #Redis命令行工具
RDB和AOF是redis服务中持久化功能的两种形式：
- RDB：fork 一个子进程，在指定时间内将数据写入磁盘，每次写入会覆盖上一次的文件
- AOF：以日志形式记录所有的写指令，并指定记录文件名
redis-cil命令行工具
语法
redis-cli -h host -p port -a password
| -h | 指定远程主机 |
|---|---|
| -p | 指定Redis服务的端口号 |
| -a | 指定密码，未设置数据库密码可以省略-a选项 |
若不添加任何选项表示，则使用127.0.0.1:6379连接本机上的Redis数据库
redis-cli -h 192.168.32.10 -p 6379
此时无密码，不需要-a直接登陆
redis-benchmark测试工具
redis-benchmark 是官方自带的 Redis 性能测试工具，可以有效的测试 Redis 服务的性能。
基本的测试语法：
redis-benchmark [选项] [选项值]
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| -h | 指定服务器主机名 |
| -p | 指定服务器端口 |
| -s | 指定服务器socket |
| -c | 指定并发连接数 |
| -n | 指定请求数。 |
| -d | 以字节的形式指定 SET/GET 值的数据大小。 |
| -k | 1=keep alive 0=reconnect |
| -r | SET/GET/INCR 使用随机 key, SADD 使用随机值 |
| -P | 通过管道传输请求 |
| -q | 强制退出 redis。仅显示 query/sec 值。 |
| -csv | 以 CSV 格式输出 |
| -l | 生成循环，永久执行测试 |
| -t | 仅运行以逗号分隔的测试命令列表 |
| -I | Idle 模式。仅打开 N 个 idle 连接并等待 |
发送并发连接和请求测试性能
向 IP 地址为 192.168.32.10、端口为 6379 的 Redis 服务器发送 100 个并发连接与 100000 个请求测试性能
redis-benchmark -h 192.168.32.10 -p 6379 -c 100 -n 100000
测试数据包的性能
试存取大小为100字节的数据包的性能
redis-benchmark -h 192.168.32.10 -p 6379 -q -d 100
测试本机上Redis服务在进行set和lpush操作时的性能
redis-benchmark -t set,lpush -n 100000 -q
Redis数据库常用命令
set：存放数据，命令格式为set key value
get：获取数据，命令格式为get key
keys命令
可以取符合规则的键值列表，通常情况可以结合*、？等选项来使 用。
keys *
查看当前数据库中的所有键
keys v*
查看当前数据库中以v开头的数据
keys v?
查看当前数据库中以v开头后面包含任意一位的数据
keys v??
查看当前数据库中以v开头v开头后面包含任意两位的数据
exists命令
可以判断键值是否存在
del命令
del命令可以删除当前数据库的指定key
type命令
可以获取key对应的value值类型。
String数据类型
String是redis最基本的类型，最大能存储512MB的数据，String类型是二进制安全的，即可以存储任何数据、比如数字、图片、序列化对象等
List数据类型
列表的元素类型为string，按照插入顺序排序，在列表的头部或尾部添加元素
Hash数据类型（散列类型）
hash用于存储对象。可以采用这样的命名方式：对象类别和ID构成键名，使用字段表示对象的属性，而字段值则存储属性值。 如：存储 ID 为 2 的汽车对象。
如果Hash中包含很少的字段，那么该类型的数据也将仅占用很少的磁盘空间。每一个Hash可以存储4294967295个键值对。
Set数据类型（无序集合）
无序集合，元素类型为String类型，元素具有唯一性，不允许存在重复的成员。多个集合类型之间可以进行并集、交集和差集运算。
应用范围：
1.可以使用Redis的Set数据类型跟踪一些唯一性数据，比如访问某一博客的唯一IP地址信息。对于此场景，我们仅需在每次访问该博客时将访问者的IP存入Redis中，Set数据类型会自动保证IP地址的唯一性。
2.充分利用Set类型的服务端聚合操作方便、高效的特性，可以用于维护数据对象之间的关联关系。比如所有购买某一电子设备的客户ID被存储在一个指定的Set中，而购买另外一种电子产品的客户ID被存储在另外一个Set中，如果此时我们想获取有哪些客户同时购买了这两种商品时，Set的intersections命令就可以充分发挥它的方便和效率的优势了。
Sorted Set数据类型（zset、有序集合）
a、有序集合，元素类型为Sting，元素具有唯一性，不能重复。
b、每个元素都会关联一个double类型的分数score(表示权重)，可以通过权重的大小排序，元素的score可以相同。
应用范围：
1)可以用于一个大型在线游戏的积分排行榜。每当玩家的分数发生变化时，可以执行ZADD命令更新玩家的分数，此后再通过ZRANGE命令获取积分TOP10的用户信息。当然我们也可以利用ZRANK命令通过username来获取玩家的排行信息。最后我们将组合使用ZRANGE和ZRANK命令快速的获取和某个玩家积分相近的其他用户的信息。
2)Sorted-Set类型还可用于构建索引数据。
rename命令
是对已有key进行重命名（覆盖）
命令格式: rename 源key 目标key
使用rename命令进行重命名时，无论目标key是否存在都进行重命名，且源key的值会覆盖目标key的值。在实际使用过程中，建议先用 exists命令查看目标key是否存在，然后再决定是否执行rename命令，以避免覆盖重要数据。
renamenx
rename n 不进行修改 x进行修改
nx 组合： 先判断 命令的作用是对已有key进行重命名，并检测新名是否存在，如果目标key存在则不进行重命名。 (不覆盖)
命令格式: renamenx 源key 目标key
dbsize命令
作用是查看当前数据库中的key的数目
使用config set requirepass your password 命令设置密码
使用config get requirepass 命令查看密码(一旦设置密码，必须先验证通过密码，否则所有操作不可用)
删除密码
以上不设置，无法重启redis
Redis多数据库常用命令（16个库 0-15）
Redis支持多数据库，redis默认情况下包含16个数据库，数据库名称是用数字0-15来依次命名的。
多数据库相互独立，互不干扰
多数据库间切换
命令格式: select 序号
使用 redis-cli 连接Redis数据库后，默认使用的是序号为 0 的数据库。
多数据库间移动数据
格式: move 键值 序号
清除数据库内数据(rm -rf )
FLUSHDB :清空当前数据库数据
FLUSHALL :清空所有数据库的数据，慎用!
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