Redis(5分钟入门)

Redis

一. 简介

​ Redis是一个基于内存存储 NoSQL（Not Only SQL） 数据库，正式因为它数据是存储到内存中的，所以其操作效率非常高，它的数据存储形式是Key-Value对，它具备以下几个优点：

1. 效率高，每秒8万次数据读取，每秒11万次的数据写入。
2. Redis所有操作都是原子性，不用考虑线程安全问题。
3. Redis支持丰富的数据类型。

二. Redis的安装

第一步，先下载 Redis, 下载地址：https://redis.io/download>

第二步，解压，然后进入到解压目录，执行如下命令：

make 

如果执行 make令报错，那么执行如下命令，安装 c 语言的编译器

yum install -y cpp binutils glibc glibc-kernheaders glibc-common glibc-devel  gcc

执行完如上命令，再试着执行 make 命令，如果还是报错，再执行如下命令：

yum -y install centos-release-scl
yum -y install devtoolset-9-gcc devtoolset-9-gcc-c++ devtoolset-9-binutils
scl enable devtoolset-9 bash

执行完如上的命令，再执行 make 命令，还是报错，就执行如下命令：

make MALLOC=libc

解决如上的问题的方式参照网址：https://blog.youkuaiyun.com/realize_dream/article/details/106483499

第三步，启动Redis, 进入到src目录下，执行如下命令：

./redis-server
# 如果想让日志的打印再后台进行运行，执行如下命令
./redis-server &
# 指定配置配置文件的方式启动redis
src/redis-server ./redis.conf

第四步，通过客户端连接 redis

./redis-cli

三. Redis支持的数据类型

Redis总共有10种数据类型：string、lists、sets、hash、sorted set、stream、geo、bitmap、bitfileds、webloglog。

四. Redis5种数据类型操作

4.1 通用命令

通用命令就是不局限于某种数据类型的命令，所有的数据类型都可以通用的命令。

# 查看redis种所有的key
keys *

# 删除key1和key2两个key
del key1 key2

# 表示让key的有效期是20S
expire key 20

# 查询key还有多久过期， ttl => time to live 
ttl key

# 判断某个key是否存在
exists key

4.2 strings

# 将num的值设置为1
set num 1
# 设置name的值为lisi, 并且name的有效期是60S
set name lisi EX 60

# 获取num的值
get num

# 将num的值+1
incr num

# 将num的值11
decr num

# 将num的值+5
incrby num 5

# 将num的值 -3
decrby num 3

# setnx(set if not exist, 如果不存在就设置值)，如果不存在key为num的数据，就将num值设置为20
setnx num 20

4.3 lists

# 往address种依次添加 wuhan hangzhan changsha 这三个
lpush address wuhan hangzhou changsha

# 查看address的元素的个数
llen address

# 查看address中索引从0到2的元素
lrange address 0 2
# 查看address中索引从0到倒数第一个元素，也就是全部，用的时候慎重
lrange address 0 -1

# 从顶部删除一个元素，并返回该元素
lpop address

# 将address中索引为1的值替换为 beijing 
lset address 1 beijing

# 在 beijing 的前面插入shenzhen
linsert address before beijing shenzhen

# 往底部添加 tianjing这个元素
rpush address tianjing

# 从底部移除一个元素，并返回该元素
rpop address

4.4 sets

# 往address中添加多个元素，但是wuhan只会添加一次，因为set中元素是不能重复
sadd address wuhan beijing tianjing hangzhou  wuhan

# 返回 address 中元素的个数
scard address

# 返回address 中所有的元素，用的时候慎重
smembers address

# 查看wuhan在不在 address 中
sismember address wuhan

# 将武汉这个元素移除掉
srem address wuhan

# 随机移除一个元素
spop address 

4.5 hash

# 将home的值设置为wuhan ,将work的值设置为 shanghai
hset address home wuhan work shanghai

# 获取 homde 值，返回wuhan
hget address home

# 获取到address中所有的数据
hgetall address

# 将work 的数据删除掉
hdel address work

# 返回address中的key
hkeys address

# address 中所有的value
hval address 

# 获取address的长度
hlen address

# 判断 work是否存在
hexists address work

# 将 num 的值+2
hincrby address num 2

4.6 sorted set

​ sorted set它还是一个集合，元素是不能重复，它是通过给每个元素指定一个分数，通过这个分数来控制元素的顺序。

# zhangsan的分数是50；lisi的分数是51
zadd rank 50 zhangsan 51 lisi

# 统计 rank的元素的个数
zcard rank

# 展示所有的元素
zrange rank 0 -1 
# 展示所有的元素以及对应的分数
zrange rank 0 -1 withscores

# 统计分数在 [20, 50] 到元素的个数
zcount rank 20 50

# 给lisi这个元素的分数 +15 
zincrby rank 15 lisi

# 按照分数从大到小的顺序进行排序
zrevrange rank 0 -1

# 按照分数从大到小的顺序进行排序, 并且将分数也带出来
zrevrange rank 0 -1 withscores

五. 安全配置

所谓的安全配置就是给redis设置访问的ip和认证的密码

#表示所有的ip可以访问
bind 0.0.0.0

# 给redis设置密码
requirepass admin

六. redis整合springboot

1. 引入如下依赖

<dependency>
    <groupId>org.redisson</groupId>
    <artifactId>redisson-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>3.17.1</version>
</dependency>

2. 新建一个配置文件 redisson-standalone.yml，内容如下

singleServerConfig:
  # redis的连接地址
  address: "redis://192.168.24.129:6379"
  connectionMinimumIdleSize: 16
  password: admin
nettyThreads: 4
# 通信方式是通过 NIO(Non Blocking IO或者 New IO)方式 (Netty)
transportMode: NIO

3. 在主配置文件中，引入如下的配置

spring:
  redis:
    redisson:
      file: classpath:redisson-standalone.yml

4. 在代码中注入 StringRedisTemplate Bean

七. 主从备份

主从备份，只需要在从节点中加入如下配置：

# 指定要复制数据的主节点的ip和端口
replicaof 192.168.24.129 6379

# 指定主节点的密码
masterauth admin

八. redis的持久化策略

8.1 RDB

RDB的全称是 Redis Database，是redis默认开启的，在指定的时间内，如果有对应条数的数据发生改变，会自动写入到磁盘；RDB存储的是数据，恢复数据的时候直接从磁盘加载数据，所以它的数据恢复性能比AOF好，如果只是让redis作为一个缓存来使用，可以只用开启 RDB，如果使用 Redis作为数据库来使用，需要开启 AOF。

8.2 AOF

AOF的全称是 append only file，需要手动开启，它是为了弥补RDB的不足，它默认是每秒将数据异步将数据写入到磁盘上，也可以实时写入数据，AOF中记录的是操作，它恢复数据的方式是将操作重放，所以性能相较于RDB要低，如果要将Redis作为数据库来使用，需要开启AOF.

九. Redis的哨兵模式

9.1 哨兵模式搭建

Redis节点主机信息：

IP地址	角色
192.168.24.129	主节点
192.168.24.130	从节点
192.168.24.131	从节点

主节点配置：

# 允许所有的ip可以访问
bind 0.0.0.0

# 配置密码
requirepass admin

# 因为它虽然刚启动的时候是主节点，但是未来可能变为一个从节点
masterauth admin

从节点配置：

# 允许所有的ip可以访问
bind 0.0.0.0

# 配置密码
requirepass admin

# 因为它虽然刚启动的时候是主节点，但是未来可能变为一个从节点
masterauth admin

# 刚开始需要配置哪个节点作为主节点
replicaof 192.168.24.129 6379

哨兵节点：

IP的地址
192.168.24.129
192.168.24.130
192.168.24.131

三个哨兵的配置：

# sentinel monitor 这个是固定值
# mymaster 是给主节点取了个名字 
# 192.168.24.129 6379  主节点的ip和端口
# 2表示至少得有两个哨兵认为某个节点是主节点
sentinel monitor mymaster 192.168.24.129 6379 2

# sentinel auth-pass  固定写法
# mymaster 就是上面给主节点取的一个别名
# admin 是主节点的密码
sentinel auth-pass mymaster admin

哨兵启动的命令：src/redis-sentinel ./sentinel.conf &

9.2 查看redis集群和哨兵的状态

# 查看集群的状态
info repliaction

# 查看哨兵的状态
info sentinel

9.3 脑裂问题以及解决方式

#redis从节点至少两个，至少有几个从节点才可以写入数据
min-replicas-to-write 1

十. Redis的集群模式

11. 1 redis集群模式搭建

集群规划：

Host	主节点端口	从节点信息
192.168.24.129	192.168.24.129:6379	6380是 192.168.24.131:6379 从节点
192.168.24.130	192.168.24.130:6379	6380是 192.168.24.129:6379 从节点
192.168.24.131	192.168.24.131:6379	6380是 192.168.24.130:6379 从节点

创建redis集群，在任何一台机器中都可以操作：

# redis-cli --cluster create 创建集群的命令
# 192.168.24.129:6379 192.168.24.130:6379 192.168.24.131:6379  这三台分别是主节点
# 192.168.24.130:6380 192.168.24.131:6380 192.168.24.129:6380  这三台分别是从节点
src/redis-cli -a admin --cluster create 192.168.24.129:6379 192.168.24.130:6379 192.168.24.131:6379 192.168.24.130:6380 192.168.24.131:6380 192.168.24.129:6380 --cluster-replicas 1

查看集群状态：cluster nodes

集群设置数据：

集群做法是将redis的key做以一个hash运算，然后对 16384 取模操作（HASH_SLOT = CRC16(key) mod 16384），结果在 [0, 16383] 区间返回内，集群对每个节点划分都有槽位(slot)，如果值落到某个区间，然后就将该值设置到对应的主节点中。

11.2 集群模式的问题

集群模式带来的问题是数据倾斜，数据倾斜分为两种情况：

1. 写倾斜
2. 读倾斜；

写倾斜：在设置redis的key的时候，让底层通过 CRC16 hash运算的时候，不要对整个key做hash，而是对数据唯一的标识(一般是数字)做hash运算：

# 这种情况下，在hash运算的时候，是对 CRC16("product:1001")
set product:1001 商品信息

#  这种情况下，在hash运算的时候，是对 CRC16("1001")
set product:{1001} 商品信息

读倾斜：人工干预，将倾斜的数据分散到不同的节点，在访问时候，让访问开始分散。

十一. 缓存击穿、穿透、雪崩

缓存穿透、击穿、雪崩在大量的请求情况下，会带来很多问题。

缓存击穿，表示要查询的数据，缓存中没有，数据中存在，在并发场景，会导致所有请求都抵达数据库，导致数据库压力很大。

解决方式：控制并发即可。

缓存穿透，表示要查询的数据，缓存中没有，数据中也没有，恶意用户就一直查询这个不存在的数据，SQL会一直数据库中执行，导致结果是数据压力很大。

解决方式：将这种数据在缓存中存储一个 “null”. 但是它会诱发另外一个问题，缓存中可能存在这大量的 “null” 问题。解决大量的 “null” 字符串的问题，使用布隆过滤器。

缓存雪崩：大量的用户查询大量不同的数据，但是这些数据在redis都失效了，导致所有的查询请求都打到数据库中了。

解决方式：将不同的key让其失效时间尽量随机，而且随机的区间要很大。

十二. Redis的内存淘汰策略

redis会将所有设置了过期淘汰的键存储到一个集合中，对于这种需要到点删除的key，redis对这些过期键的删除有两种策略: 1. 定时删除；2. 惰性删除；

定时删除就是redis底层会通过定时每100ms扫描这个集合，执行流程如下：

 1. 每次随机性取20条，然后判断是否已经过期，如果过期就删除；
 2. 如果从随机取的20条数据中，有超过1/4的键过期；
 3. 再重复第一步；
  
 定时删除，使用随机的方式是因为，如果每次进行一个全部key的判断，会导致CPU性能损耗过大。  
  
因为定时删除肯定存在着有些key过期没有被删除掉，于是就有了惰性删除，所谓的惰性删除就是当用户使用的时候再去判断。
  
但是定时删除和惰性删除这两种配合的情况下，可能会导致有些键过期还是没有被删除；于是就有了内存的淘汰策略，总共有八种：

八种内存淘汰策略的前提是在redis配置中设置了最大内存: maxmemory

1、no-eviction: 添加数据时，如果redis判断该操作会导致占用内存大小超过内存限制，就返回error，然后啥也不干

2、allkeys-lru:添加数据时，如果redis判断该操作会导致占用内存大小超过内存限制，就会扫描所有的key，淘汰一些最近未使用的key

3、volatile-lru:添加数据时，如果redis判断该操作会导致占用内存大小超过内存限制，扫描那些设置里过期时间的key，淘汰一些最近未使用的key

4、allkeys-random:添加数据时，如果redis判断该操作会导致占用内存大小超过内存限制，就会扫描所有的key，随机淘汰一些key

5、volatile-random:添加数据时，如果redis判断该操作会导致占用内存大小超过内存限制，扫描那些设置里过期时间的key，随机淘汰一些key

6、volatile-ttl:添加数据时，如果redis判断该操作会导致占用内存大小超过内存限制，扫描那些设置里过期时间的key，淘汰一些即将过期的key

7、volatile-lfu:添加数据时，如果redis判断该操作会导致占用内存大小超过内存限制，就会淘汰一些设置了过期时间的，使用LFU算法淘汰一些key（有些key虽然最近没有被使用，在接下来可能会被使用，就不会删除）.

8、allkeys-lfu:添加数据时，如果redis判断该操作会导致占用内存大小超过内存限制，就会扫描所有的key，使用 LFU这种算法淘汰一些key（有些key虽然最近没有被使用，在接下来可能会被使用，就不会删除）.

面试回答：默认的是当新的添加数据会导致超出redis最大内存限制，不会删除任何key, 直接报错；还有就是在所有的设置过期时间的key的集合中，淘汰那些快过期了、很少使用的key或者随机淘汰一些key；还有就是从所有的key中淘汰掉很少使用的key、或者随机淘汰一些key; redis4.0 中增加两种，以前看过，使用的算法不同，具体的没有使用了。

十三. Redis的事务（了解）

Redis的事务操作主要有三个命令：

1. multi -> begin
2. exec -> commit
3. discard -> rollback

十四. Redis的分布式锁

十五. Java对象在Redis中的存储

15.1 string存储

将对象序列化为一个JSON数据(json就是字符串)，直接使用string进行存储；

public class Person {
	private Integer id;
	private String name;
    // setter and getter
}
// 生成对象
Person p = new Person(1, "张三");

// 对象对应的json数据
{"id": 1, "name": "张三"}

// 存储到redis中的时候，如何存储：
person:1 => {"id": 1, "name": "张三"}

弊端在于：如果我们就像获取对象中某个属性的时候，必须将数据拿到然后反序列化转为对象，然后取属性。

15.2 hash存储

将对象转换为hash，然后hash的Key是对象的属性名，hash的value是属性的值。

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