Redis详解

一、安装并启动Redis

# yum -y install gcc gcc-c++ libstdc++-devel 
# wget http://download.redis.io/releases/redis-3.0.6.tar.gz
# tar -zxvf redis-3.0.6.tar.gz
# cd redis-3.0.6
# make MALLOC=libc
# redis-server               ##启动redis123456

 

# redis-cli              ##启动客户端
127.0.0.1:6379> ping
PONG123

 

二、Redis数据类型

Redis支持5种类型的数据类型

①string(字符串)

Redis字符串是字节序列，是一种最基本的Redis值类型。Redis字符串是二进制安全的，这意味着一个Redis字符串能包含任意类型的数据，比如jpg图片或者序列化的对象。一个字符串类型的值最多能存储512M字节的内容。

127.0.0.1:6379> set city boston              ##设置字符串类型
OK
127.0.0.1:6379> get city                      ##读取字符串类型
"boston"1234

②lists(链表)

Redis列表是简单的字符串列表,按照插入顺序排序.你可以添加一个元素导列表的头部(左边)或者尾部(右边)。LPUSH 命令插入一个新的元素导头部, 而 RPUSH插入一个新元素导尾部，LRANGE命令从lists中指定一个范围来提取元素。

127.0.0.1:6379> LPUSH mylist 1   ##新建叫mylist的表，并在表头插入元素"1"
(integer) 1                      ##返回当前mylist中的元素个数
127.0.0.1:6379> RPUSH mylist 2     ##在mylist右侧插入元素"2"
(integer) 2                      
127.0.0.1:6379> LPUSH mylist 0      ##在mylist左侧插入元素"0"
(integer) 3
127.0.0.1:6379> LRANGE mylist 0 1    ##列出mylist中从编号"0"到编号"1"的元素
1) "0"
2) "1"
127.0.0.1:6379> LRANGE mylist 0 -1  ##列出mylist中从编号"0"到倒数第一个元素
1) "0"
2) "1"
3) "2"12345678910111213

③sets(集合)

Redis 集合(Set)是一个无序的字符串集合. 集合中的元素没有先后顺序，你可以以O(1)的时间复杂度 (无论集合中有多少元素时间复杂度都是常量)完成添加，删除，以及测试元素是否存在。 Redis 集合拥有令人满意的不允许包含相同成员的属性。 
    多次添加相同的元素，最终在集合里只会有一个元素。集合相关操作也很丰富，如添加新元素、删除已有元素、取交集、取并集、取差集等。

 

127.0.0.1:6379> sadd myset one     ##向集合myset中加入新元素"one"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd myset two     
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SMEMBERS myset    ##列出集合myset中的所有元素
1) "two"
2) "one"
127.0.0.1:6379> SISMEMBER myset one ##判断元素"1"是否在集合中,返回1表示存在
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SISMEMBER myset three ##判断元素3是否在集合中,0表示不存在
(integer) 0
127.0.0.1:6379> sadd yourset 1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd yourset 2
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SMEMBERS yourset
1) "1"
2) "2"
127.0.0.1:6379> SUNION myset yourset   ##对两个集合求并集
1) "2"
2) "1"
3) "one"
4) "two"
127.0.0.1:6379> sadd myset 3
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd yourset 3
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SUNION myset yourset
1) "one"
2) "two"
3) "3"
4) "2"
5) "1"123456789101112131415161718192021222324252627282930313233

④zsets(sorted sets)(有序集合)

Redis的有序集合类似于Redis的集合，字符串不重复的集合。不同之处是有序集合的没有成员都关联了一个评分，这个评分被用来按照从最低分到最高分的方式排序集合中的成员。虽然成员具有唯一性，但分数可以重复。 
使用有序集合你可以以非常快的速度（O(log(N))）添加，删除和更新元素。因为元素是有序的, 所以可以很快的根据评分(score)或次序(position)获取一个范围的元素。访问有序集合的中间元素也非常快,因此你能够使用有序集合作为一个没有重复成员的智能列表。 
有序集合中的每个元素都关联一个序号(score)，这便是排序的依据。很多时候，我们都将redis中的有序集合叫做zsets，这是因为在redis中，有序集合相关的操作指令都是以z开头的，比如zrange、zadd、zrevrange、zrangebyscore等等。

 

127.0.0.1:6379> zadd myzset 1 google.com  ##向myzset中新添元素并赋予序号1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd myzset 3 baidu.com
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd myzset 2 360.com
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ZRANGE myzset 0 -1     ##正序列出myzset的元素
1) "google.com"
2) "360.com"
3) "baidu.com"
127.0.0.1:6379> ZREVRANGE myzset 0 -1   ##反序列出myzset的元素
1) "baidu.com"
2) "360.com"
3) "google.com"1234567891011121314

⑤hashes(哈希)

哈希是键值对的集合。 Redis的哈希值是字符串字段和字符串值之间的映射，因此它们被用来表示对象。比如一个用户要存储其全名、姓氏、年龄等等，就很适合使用哈希。

 

127.0.0.1:6379> HMSET user:1 username zhi password 12345 age 18 points 99
OK                              ##建立哈希并赋值
127.0.0.1:6379> HGETALL user:1    ##列出哈希的内容
1) "username"
2) "zhi"
3) "password"
4) "12345"
5) "age"
6) "18"
7) "points"
8) "99"
127.0.0.1:6379> HSET user:1 points 89    ##更改哈希中的值
(integer) 0
127.0.0.1:6379> HGETALL user:1          ##再次列出哈希内容
1) "username"
2) "zhi"
3) "password"
4) "12345"
5) "age"
6) "18"
7) "points"
8) "89"12345678910111213141516171819202122

 

三、Redis 配置

Redis 的配置文件位于 Redis 安装目录下，默认文件名为 redis.conf。

可以通过 CONFIG 命令查看或设置配置项。 
Redis CONFIG 命令格式如下： 
 CONFIG GET CONFIG_SETTING_NAME

 

127.0.0.1:6379> CONFIG GET loglevel
1) "loglevel"
2) "notice"

使用 * 号获取所有配置项
127.0.0.1:6379> CONFIG GET *123456

编辑配置 
可以通过修改 redis.conf 文件或使用 CONFIG set 命令来修改配置。 
语法 
CONFIG SET 命令基本语法： 
CONFIG SET CONFIG_SETTING_NAME NEW_CONFIG_VALUE

 

127.0.0.1:6379> CONFIG SET loglevel "notice"
OK
127.0.0.1:6379> config get loglevel
1) "loglevel"
2) "notice"12345

参数说明 
redis.conf 配置项说明如下：

Redis默认不是以守护进程的方式运行，可以通过该配置项修改，使用yes启用守护进程

daemonize no
当Redis以守护进程方式运行时，Redis默认会把pid写入/var/run/redis.pid文件，可以通过pidfile指定

pidfile /var/run/redis.pid
指定Redis监听端口，默认端口为6379，作者在自己的一篇博文中解释了为什么选用6379作为默认端口，因为6379在手机按键上MERZ对应的号码，而MERZ取自意大利歌女Alessia Merz的名字

port 6379
绑定的主机地址

bind 127.0.0.1
当 客户端闲置多长时间后关闭连接，如果指定为0，表示关闭该功能

timeout 300
指定日志记录级别，Redis总共支持四个级别：debug、verbose、notice、warning，默认为verbose

loglevel verbose
日志记录方式，默认为标准输出，如果配置Redis为守护进程方式运行，而这里又配置为日志记录方式为标准输出，则日志将会发送给/dev/null

logfile stdout
设置数据库的数量，默认数据库为0，可以使用SELECT 命令在连接上指定数据库id

databases 16
指定在多长时间内，有多少次更新操作，就将数据同步到数据文件，可以多个条件配合

save  

Redis默认配置文件中提供了三个条件：

save 900 1

save 300 10

save 60 10000

分别表示900秒（15分钟）内有1个更改，300秒（5分钟）内有10个更改以及60秒内有10000个更改。
指定存储至本地数据库时是否压缩数据，默认为yes，Redis采用LZF压缩，如果为了节省CPU时间，可以关闭该选项，但会导致数据库文件变的巨大

rdbcompression yes
指定本地数据库文件名，默认值为dump.rdb

dbfilename dump.rdb
指定本地数据库存放目录

dir ./
设置当本机为slav服务时，设置master服务的IP地址及端口，在Redis启动时，它会自动从master进行数据同步

slaveof  
当master服务设置了密码保护时，slav服务连接master的密码

masterauth 
设置Redis连接密码，如果配置了连接密码，客户端在连接Redis时需要通过AUTH 命令提供密码，默认关闭

requirepass foobared
设置同一时间最大客户端连接数，默认无限制，Redis可以同时打开的客户端连接数为Redis进程可以打开的最大文件描述符数，如果设置 maxclients 0，表示不作限制。当客户端连接数到达限制时，Redis会关闭新的连接并向客户端返回max number of clients reached错误信息

maxclients 128
指定Redis最大内存限制，Redis在启动时会把数据加载到内存中，达到最大内存后，Redis会先尝试清除已到期或即将到期的Key，当此方法处理 后，仍然到达最大内存设置，将无法再进行写入操作，但仍然可以进行读取操作。Redis新的vm机制，会把Key存放内存，Value会存放在swap区

maxmemory 
指定是否在每次更新操作后进行日志记录，Redis在默认情况下是异步的把数据写入磁盘，如果不开启，可能会在断电时导致一段时间内的数据丢失。因为 redis本身同步数据文件是按上面save条件来同步的，所以有的数据会在一段时间内只存在于内存中。默认为no

appendonly no
指定更新日志文件名，默认为appendonly.aof

appendfilename appendonly.aof
指定更新日志条件，共有3个可选值：  
no：表示等操作系统进行数据缓存同步到磁盘（快）  
always：表示每次更新操作后手动调用fsync()将数据写到磁盘（慢，安全）  
everysec：表示每秒同步一次（折衷，默认值）

appendfsync everysec
指定是否启用虚拟内存机制，默认值为no，简单的介绍一下，VM机制将数据分页存放，由Redis将访问量较少的页即冷数据swap到磁盘上，访问多的页面由磁盘自动换出到内存中（在后面的文章我会仔细分析Redis的VM机制）

vm-enabled no
虚拟内存文件路径，默认值为/tmp/redis.swap，不可多个Redis实例共享

vm-swap-file /tmp/redis.swap
将所有大于vm-max-memory的数据存入虚拟内存,无论vm-max-memory设置多小,所有索引数据都是内存存储的(Redis的索引数据 就是keys),也就是说,当vm-max-memory设置为0的时候,其实是所有value都存在于磁盘。默认值为0

vm-max-memory 0
Redis swap文件分成了很多的page，一个对象可以保存在多个page上面，但一个page上不能被多个对象共享，vm-page-size是要根据存储的 数据大小来设定的，作者建议如果存储很多小对象，page大小最好设置为32或者64bytes；如果存储很大大对象，则可以使用更大的page，如果不 确定，就使用默认值

vm-page-size 32
设置swap文件中的page数量，由于页表（一种表示页面空闲或使用的bitmap）是在放在内存中的，，在磁盘上每8个pages将消耗1byte的内存。

vm-pages 134217728
设置访问swap文件的线程数,最好不要超过机器的核数,如果设置为0,那么所有对swap文件的操作都是串行的，可能会造成比较长时间的延迟。默认值为4

vm-max-threads 4
设置在向客户端应答时，是否把较小的包合并为一个包发送，默认为开启

glueoutputbuf yes
指定在超过一定的数量或者最大的元素超过某一临界值时，采用一种特殊的哈希算法

hash-max-zipmap-entries 64

hash-max-zipmap-value 512
指定是否激活重置哈希，默认为开启（后面在介绍Redis的哈希算法时具体介绍）

activerehashing yes
指定包含其它的配置文件，可以在同一主机上多个Redis实例之间使用同一份配置文件，而同时各个实例又拥有自己的特定配置文件

include /path/to/local.conf

 

三、Redis服务器命令

 

1  BGREWRITEAOF          ##异步改写仅追加文件
2  BGSAVE                   ##异步保存数据集到磁盘
3  CLIENT KILL [ip:port] [ID client-id]     ##杀死一个客户端的连接
4  CLIENT LIST           ##获取客户端连接到服务器的连接列表
5  CLIENT GETNAME              ##获取当前连接的名称
6  CLIENT PAUSE timeout     ##停止指定的时间处理来自客户端的命令
7  CLIENT SETNAME connection-name     ##设置当前连接名称
8  CLUSTER SLOTS           ##获取集群插槽数组节点的映射
9  COMMAND                   ##获取Redis的命令的详细信息数组
10 COMMAND COUNT                ##得到的Redis命令的总数
11 COMMAND GETKEYS       ##给予充分的Redis命令提取键
12 BGSAVE                  ##异步保存数据集到磁盘
13 COMMAND INFO command-name [command-name ...]   
                           ##获取具体的Redis命令的详细信息数组
14 CONFIG GET parameter          ##获取配置参数的值
15 CONFIG REWRITE           ##重写的存储器配置的配置文件
16 CONFIG SET parameter value      ##配置参数设置为给定值
17 CONFIG RESETSTAT             ##复位信息返回的统计
18 DBSIZE                   ##返回所选数据库中的键的数目
19 DEBUG OBJECT key           ##获取有关的一个关键的调试信息
20 DEBUG SEGFAULT                 ##使服务器崩溃
21 FLUSHALL                 ##从所有数据库中删除所有项
22 FLUSHDB               ##从当前数据库中删除所有项
23 INFO [section]       ##获取有关服务器的信息和统计数据
24 LASTSAVE            ##获得最后成功的UNIX时间时间戳保存到磁盘
25 MONITOR                 ##监听由实时服务器接收到的所有请求
26 ROLE                       ##返回在复制的情况下实例的角色
27 SAVE                      ##同步保存数据集到磁盘
28 SHUTDOWN [NOSAVE] [SAVE]  ##同步的数据集保存到磁盘，然后关闭服务器
29 SLAVEOF host port    ##使服务器为另一个实例的从站或者促进其作为主
30 SLOWLOG subcommand [argument]       ##管理Redis的慢查询日志
31 SYNC                           ##命令用于复制
32 TIME                           ##返回当前服务器时间123456789101112131415161718192021222324252627282930313233

 

四、Redis持久化

Redis提供了RDB(Redis DataBase)和AOF(Append Only File)两种持久化方式。 
RDB: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。 
AOF:将redis执行过的所有写指令记录下来，在下次redis重新启动时，将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。

RDB和AOF两种方式可以同时使用，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，因为AOF方式的数据恢复完整度更高。如果没有数据持久化的需求，也可以关闭RDB和AOF方式，这样，redis将变成一个纯内存数据库，就像memcache一样。 

①Redis持久化 – RDB

RDB方式是将redis某一时刻的数据持久化到磁盘中，是一种快照式的持久化方法。 
Redis在进行数据持久化的过程中，会先将数据写入到一个临时文件中，待持久化过程都结束了，才会用这个临时文件替换上次持久化好的文件。正是这种特性，我们可以随时进行备份 ，因为快照文件总是完整可用的。 
对于RDB方式，redis会单独创建(fork)一个子进程进行持久化，而主进程不会进行任何IO操作，这样就确保了redis极高的性能。如对大规模数据恢复的完整性不是非常敏感，那RDB方式要比AOF方式更加的高效。

②Redis持久化 – AOF

AOF(Append Only File)即只允许追加不允许改写的文件。 
AOF将执行过的写指令记录下来，在数据恢复时按照从前到后的顺序再将指令都执行一遍。如在追加日志时，磁盘空间满、inode满或断电等情况导致日志写入不完整，redis提供了redis-check-aof工具，用来进行日志修复。 
因为采用了追加方式，如不做任何处理，AOF文件会变得越来越大，为此，redis提供了AOF文件重写（rewrite）机制，即当AOF文件的大小超过所设定的阈值时，redis就会启动AOF文件的内容压缩，只保留可以恢复数据的最小指令集。在进行AOF重写时，仍然采用先写临时文件，全部完成后再替换的流程，所以断电、磁盘满等问题都不会影响AOF文件的可用性。

修复出错的AOF文件方法: 
1.备份被写坏的AOF文件 
2.运行redis-check-aof –fix进行修复 
3.用diff -u来看下两个文件的差异，确认问题点 
4.重启redis，加载修复后的AOF文件

③Redis持久化 – AOF重写

在重写即将开始时，redis会创建(fork)一个“重写子进程”，这个子进程会首先读取现有的AOF文件，并将其包含的指令进行分析、压缩并写入到一个临时文件中。同时，主工作进程会将新接收到的写指令一边累积到内存缓冲区中，一边继续写入到原有的AOF文件中，这样做是保证原有的AOF文件的可用性，避免在重写过程中出现意外。当”重写子进程”完成重写工作后，它会给父进程发一个信号，父进程收到信号后就会将内存中缓存的写指令追加到新AOF文件中。当追加结束后，redis就会用新AOF文件来代替旧AOF文件，之后再有新的写指令，就都会追加到新的AOF文件中。

 

五、Redis主从及原理

Redis支持主从同步，也支持一主多从及多级从结构。主从结构，一是为了纯粹的冗余备份，二是为了提升读性能。redis主从同步是异步进行的，主从架构中，从服务器通常被设置为只读模式。

从服务器会向主服务器发出SYNC指令，当主服务器接到此命令后，就会调用BGSAVE指令来创建一个子进程专门进行数据持久化工作，也就是将主服务器的数据写入RDB文件中。在数据持久化期间，主服务器将执行的写指令都缓存在内存中。在BGSAVE指令执行完成后，主服务器会将持久化好的RDB文件发送给从服务器，从服务器接到此文件后会将其存储到磁盘上，然后再将其读取到内存中。这个动作完成后，主服务器会将这段时间缓存的写指令再以redis协议的格式发送给从服务器。

注:即使有多个从服务器同时发来SYNC指令，主服务器也只会执行一次BGSAVE，然后把持久化好的RDB文件发给多个下游。

 

六、Redis的事务处理

MULTI、EXEC、DISCARD、WATCH这四个指令构成了redis事务处理的基础: 
1.MULTI用来组装一个事务； 
2.EXEC用来执行一个事务； 
3.DISCARD用来取消一个事务； 
4.WATCH用来监视一些key，一旦这些key在事务执行之前被改变，则取消事务的执行。 
例:

 

127.0.0.1:6379> MULTI             ##标记事务开始
OK
127.0.0.1:6379> INCR one         ##多条命令按顺序入队
QUEUED                         ##成功插入缓存队列
127.0.0.1:6379> INCR two
QUEUED
127.0.0.1:6379> PING
QUEUED
127.0.0.1:6379> EXEC               ##执行
1) (integer) 1
2) (integer) 1
3) PONG123456789101112

有关事务经常会遇到的两类错误: 
1.调用EXEC之前的错误 
2.调用EXEC之后的错误

①”调用EXEC之前的错误”:可能是由于语法有误导致的，也可能时由于内存不足导致的。只要出现某个命令无法成功写入缓冲队列的情况，redi都会进行记录，在客户端调用EXEC时，redis会拒绝执行这一事务。

 

127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> hhh                  ##输入错误指令
(error) ERR unknown command 'hhh'
127.0.0.1:6379> ping
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec   ##redis拒绝事务执行，原因是“之前出现了错误”
(error) EXECABORT Transaction discarded because of previous errors.12345678

②”调用EXEC之后的错误”:redis不会理睬这些错误，而是继续向下执行事务中的其他命令。因为对于应用层面的错误，并不是redis自身需要考虑和处理的问题，所以一个事务中如果某一条命令执行失败，并不会影响接下来的其他命令的执行。

 

127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> set age 18
QUEUED
127.0.0.1:6379> sadd age 12  ##age不是集合,所以该命令是一条明显错误的指令
QUEUED
127.0.0.1:6379> set age 24
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec         ##执行事务时,redis不会理睬第2条指令执行错误
1) OK
2) (error) WRONGTYPE Operation against a key holding the wrong kind of value
3) OK
127.0.0.1:6379> get age       ##第3条指令成功执行
"24"1234567891011121314

WATCH的作用是“监视key是否被改动过”，而且支持同时监视多个key，只要还没真正触发事务，WATCH都会尽职尽责的监视，一旦发现某个key被修改了，在执行EXEC时就会返回nil，表示事务无法触发。

 

127.0.0.1:6379> set age 23
OK
127.0.0.1:6379> watch age          ##开始监视age
OK
127.0.0.1:6379> set age 24         ##在EXEC之前，age的值被修改了
OK
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> set age 25
QUEUED
127.0.0.1:6379> get age
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec             ##触发EXEC
(nil)                            ##事务无法被执行1234567891011121314

 

七、Redis数据过期

 

127.0.0.1:6379> SET name zhi     ##设置键值
OK
127.0.0.1:6379> TTL name        ##查看过期时间
(integer) -1                     ##TTL值w为-1表示永不过期
127.0.0.1:6379> EXPIRE name 3    ##设置该值3秒过期
(integer) 1
127.0.0.1:6379> GET name        ##3秒后进行查看，数据已为空
(nil)