Redis 学习笔记

一、Redis 简介

Redis（Remote Dictionary Server）是一个开源的高性能键值对存储数据库，由 Salvatore Sanfilippo 编写，使用 C 语言开发。它支持多种数据类型，如字符串（strings）、哈希（hashes）、列表（lists）、集合（sets）、有序集合（sorted sets）、范围（ranges）、位图（bitmaps）、超日志（hyperloglogs）和地理空间索引（geospatial indexes）等。Redis 具有高速读写能力，常被用于缓存、消息队列、排行榜等场景。

二、NoSQL 数据库概述

NoSQL（Not Only SQL）数据库是一种非关系型数据库，与传统的关系型数据库（如 MySQL、Oracle、SQL Server 等）相比，NoSQL 数据库具有更高的灵活性和扩展性。NoSQL 数据库主要分为以下四大类：

1. 键值对（Key-Value）数据库：使用哈希表存储数据，键唯一，值可以是任意类型。例如 Redis、SSDB、Oracle BDB 等。
2. 列存储（Columnar Storage）数据库：数据按列存储，适合大数据量的读写操作。例如 HBase。
3. 文档型数据库：以 JSON 或 BSON 格式存储文档数据，适合存储结构化或半结构化数据。例如 MongoDB、SQLite。
4. 图形数据库：用于存储和查询复杂的图形数据结构。例如 InfoGrid。

NoSQL 数据库适用于数据模型简单、灵活性强、对性能要求高且不需要高度数据一致性的场景。在实际应用中，NoSQL 数据库通常与关系型数据库配合使用，作为中间件或缓存层。

三、Redis 的安装与配置

1. 安装 Redis

Redis 是用 C 语言编写的，因此在安装之前需要确保系统已安装 GCC 编译器。

yum install -y gcc

进入 Redis 解压目录，执行以下命令进行编译和安装：

make MALLOC=libc
make install PREFIX=/usr/redis

如果系统中没有 make 命令，可以先安装 make 工具：

yum install -y make

安装完成后，Redis 的可执行命令会位于 /usr/redis/bin 目录下。

2. 启动 Redis

进入 Redis 的 bin 目录，启动 Redis 服务：

./redis-server

默认情况下，Redis 使用 redis.conf 配置文件中的设置启动。如果需要指定配置文件，可以将 redis.conf 复制到安装目录，并修改相关配置项（如端口号等）。然后使用以下命令启动 Redis：

./redis-server ../redis.conf

3. 停止 Redis

Redis 提供了 redis-cli 工具用于与 Redis 服务交互。停止 Redis 服务可以使用以下命令：

./redis-cli shutdown

四、Redis 的基本操作

1. 数据库管理

Redis 内置了 16 个数据库（索引 0-15），可以通过 SELECT 命令切换数据库。例如：

SELECT 1

切换到数据库 1。

常用数据库管理命令：

• FLUSHDB：清空当前数据库。
• FLUSHALL：清空所有数据库。
• EXIT：退出 Redis 客户端。

2. 键操作

Redis 中的键是唯一的，可以使用以下命令对键进行操作：

• DEL key [key...]：删除一个或多个键。
• EXISTS key：检查键是否存在，返回 1 表示存在，0 表示不存在。
• EXPIRE key seconds：为键设置过期时间（秒）。
• KEYS pattern：查找符合指定模式的键。
• MOVE key db：将键从当前数据库移动到指定数据库。
• RENAME key newkey：重命名键。
• TYPE key：查看键的数据类型。

3. 数据类型及操作

（1）String 类型

String 是 Redis 最基本的数据类型，用于存储字符串、数字等数据。常用命令：

• SET key value：设置键值对。
• GET key：获取键的值。
• MSET key1 value1 [key2 value2 ...]：同时设置多个键值对。
• MGET key1 [key2 ...]：同时获取多个键的值。
• GETSET key value：获取键的原始值，并设置新的值。
• STRLEN key：获取键存储的数据长度。
• APPEND key value：为键追加内容。
• GETRANGE key start end：截取键的值，start 和 end 为索引。
• SETEX key seconds value：设置键的存活有效期（秒）。
• PSETEX key milliseconds value：设置键的存活有效期（毫秒）。
• SETNX key value：如果键不存在，则设置键值对。
• MSETNX key1 value1 [key2 value2 ...]：同时设置多个键值对，原子操作。
• DECR key：对键的值进行 -1 操作。
• DECRBY key decrement：对键的值进行 -n 操作。
• INCR key：对键的值进行 +1 操作。
• INCRBY key increment：对键的值进行 +n 操作。
• INCRBYFLOAT key increment：对键的值进行浮点数加法操作。

（2）List 类型

List 是一个有序的字符串列表，可以使用 LPUSH 和 RPUSH 命令在列表的头部或尾部添加元素。常用命令：

• LPUSH key value1 [value2 ...]：在列表头部添加一个或多个元素。
• RPUSH key value1 [value2 ...]：在列表尾部添加一个或多个元素。
• LPOP key：移除并返回列表头部的元素。
• RPOP key：移除并返回列表尾部的元素。
• LPUSHX key value：在列表头部添加元素，仅当键存在时有效。
• RPUSHX key value：在列表尾部添加元素，仅当键存在时有效。
• LINDEX key index：获取列表中指定索引的元素。
• LSET key index value：设置列表中指定索引的元素值。
• LREM key count value：移除列表中与指定值匹配的元素。
• LTRIM key start stop：保留列表中指定索引范围内的元素。
• LLEN key：获取列表的长度。
• LINSERT key BEFORE|AFTER pivot value：在列表中指定元素前或后插入新元素。

（3）Set 类型

Set 是一个无序的字符串集合，元素唯一。常用命令：

• SADD key member1 [member2 ...]：向集合中添加一个或多个元素。
• SREM key member1 [member2 ...]：从集合中移除一个或多个元素。
• SPOP key：移除并返回集合中的一个随机元素。
• SMOVE source destination member：将元素从一个集合移动到另一个集合。
• SCARD key：获取集合的元素个数。
• SISMEMBER key member：检查元素是否存在于集合中。
• SRANDMEMBER key [count]：随机返回集合中的元素。
• SINTER key1 [key2 ...]：返回多个集合的交集。
• SUNION key1 [key2 ...]：返回多个集合的并集。
• SDIFF key1 [key2 ...]：返回多个集合的差集。

（4）Hash 类型

Hash 类型是一个键值对集合，键为字符串，值可以是字符串、数字等。常用命令：

• HSET key field value：设置哈希表中指定字段的值。
• HGET key field：获取哈希表中指定字段的值。
• HDEL key field1 [field2 ...]：删除哈希表中一个或多个字段。
• HEXISTS key field：检查哈希表中指定字段是否存在。
• HGETALL key：获取哈希表中所有字段和值。
• HINCRBY key field increment：对哈希表中指定字段的值进行 +n 操作。
• HINCRBYFLOAT key field increment：对哈希表中指定字段的值进行浮点数加法操作。
• HKEYS key：获取哈希表中所有字段。
• HVALS key：获取哈希表中所有值。
• HLEN key：获取哈希表中字段的数量。

（5）Zset 类型

Zset（Sorted Set）是一个有序集合，元素带有分数，按分数排序。常用命令：

• ZADD key score1 member1 [score2 member2 ...]：向有序集合中添加元素。
• ZREM key member1 [member2 ...]：从有序集合中移除元素。
• ZINCRBY key increment member：对有序集合中指定元素的分数进行 +n 操作。
• ZSCORE key member：获取有序集合中指定元素的分数。
• ZRANK key member：获取有序集合中指定元素的排名（按升序）。
• ZREVRANK key member：获取有序集合中指定元素的排名（按降序）。
• ZRANGE key start stop [WITHSCORES]：获取有序集合中指定索引范围内的元素。
• ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]：获取有序集合中指定索引范围内的元素（按降序）。
• ZCARD key：获取有序集合中元素的数量。
• ZCOUNT key min max：获取有序集合中分数在指定范围内的元素数量。
• ZREMRANGEBYRANK key start stop：移除有序集合中指定排名范围内的元素。
• ZREMRANGEBYSCORE key min max：移除有序集合中分数在指定范围内的元素。

五、总结

Redis 是一个功能强大的 NoSQL 数据库，具有高性能、高灵活性和丰富的数据类型。通过学习 Redis 的基本概念、安装配置和常用命令，可以更好地理解其在实际应用中的作用。Redis 适用于缓存、消息队列、排行榜等多种场景，是现代互联网架构中不可或缺的一部分。