学会这 15 点，让你分分钟拿下 Redis 数据库

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发布于: 2021 年 04 月 15 日

1、Redis 简介

REmote DIctionary Server(Redis) 是一个由 Salvatore Sanfilippo 写的 key-value 存储系统。Redis 是一个开源的使用 ANSI C 语言编写、遵守 BSD 协议、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value 数据库，并提供多种语言的 API。它通常被称为数据结构服务器，因为值（value）可以是字符串(String), 哈希(Map), 列表(list), 集合(sets) 和有序集合(sorted sets)等类型。

大家都知道了 redis 是基于 key-value 的 no sql 数据库，因此，先来了解一下关于 key 相关的知识点

1、任何二进制的序列都可以作为 key 使用
2、Redis 有统一的规则来设计 key
3、对 key-value 允许的最大长度是 512MB

2、支持的语言

ActionScript Bash  C  C#  C++  Clojure Common LispCrystal  D  Dart  Elixir  emacs  lisp  Erlang  Fancy  gawk  GNU Prolog  Go  Haskell  Haxe  Io Java  Javascript  Julia  Lua  Matlab  mruby  Nim  Node.js  Objective-C  OCaml Pascal  Perl  PHP  Pure Data  Python  R  Racket  Rebol  Ruby  Rust Scala  Scheme  Smalltalk  Swift  Tcl  VB  VCL

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3、Redis 的应用场景到底有哪些？？

1、最常用的就是会话缓存
2、消息队列，比如支付
3、活动排行榜或计数
4、发布、订阅消息(消息通知)
5、商品列表、评论列表等

4、Redis 安装

关于 redis 安装与相关的知识点介绍请参考 Nosql数据库服务之redis

安装的大概步骤如下：

Redis 是 c 语言开发的，安装 redis 需要 c 语言的编译环境

如果没有 gcc 需要在线安装：yum install gcc-c++

第一步：获取源码包：wget http://download.redis.io/releases/redis-3.0.0.tar.gz
第二步：解压缩 redis：tar zxvf redis-3.0.0.tar.gz
第三步：编译。进入 redis 源码目录(cd redis-3.0.0)。执行 make
第四步：安装。make install PREFIX=/usr/local/redis
#PREFIX 参数指定 redis 的安装目录

5、Redis 数据类型

Redis 一共支持五种数据类型

1、string(字符串)
2、hash(哈希)
3、list(列表)
4、set(集合)
5、zset（sorted set 有序集合）

string(字符串)

它是 redis 最基本的数据类型，一个 key 对应一个 value，需要注意是一个键值最大存储 512MB。

127.0.0.1:6379> set key "hello world"OK127.0.0.1:6379> get key"hello world"127.0.0.1:6379> getset key "nihao""hello world"127.0.0.1:6379> mset key1 "hi" key2 "nihao" key3 "hello"OK127.0.0.1:6379> get key1"hi"127.0.0.1:6379> get key2"nihao"127.0.0.1:6379> get key3"hello"

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相关命令介绍
set 为一个 Key 设置 value（值）
get 获得某个 key 对应的 value（值）
getset 为一个 Key 设置 value（值）并返回对应的值
mset 为多个 key 设置 value（值）

hash(哈希)

redis hash 是一个键值对的集合，是一个 string 类型的 field 和 value 的映射表，适合用于存储对象

127.0.0.1:6379> hset redishash 1 "001"(integer) 1127.0.0.1:6379> hget redishash 1"001"127.0.0.1:6379> hmset redishash 1 "001" 2 "002"OK127.0.0.1:6379> hget redishash 1"001"127.0.0.1:6379> hget redishash 2"002"127.0.0.1:6379> hmget redishash 1 21) "001"2) "002"

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相关命令介绍
hset 将 Key 对应的 hash 中的 field 配置为 value，如果 hash 不存则自动创建，
hget 获得某个 hash 中的 field 配置的值
hmset 批量配置同一个 hash 中的多个 field 值
hmget 批量获得同一个 hash 中的多个 field 值

list(列表)

是 redis 简单的字符串列表，它按插入顺序排序

127.0.0.1:6379> lpush word  hi(integer) 1127.0.0.1:6379> lpush word  hello(integer) 2127.0.0.1:6379> rpush word  world(integer) 3127.0.0.1:6379> lrange word 0 21) "hello"2) "hi"3) "world"127.0.0.1:6379> llen word(integer) 3

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相关命令介绍
lpush 向指定的列表左侧插入元素，返回插入后列表的长度
rpush 向指定的列表右侧插入元素，返回插入后列表的长度
llen 返回指定列表的长度
lrange 返回指定列表中指定范围的元素值

set(集合)

是 string 类型的无序集合，也不可重复

127.0.0.1:6379> sadd redis redisset(integer) 1127.0.0.1:6379> sadd redis redisset1(integer) 1127.0.0.1:6379> sadd redis redisset2(integer) 1127.0.0.1:6379> smembers redis1) "redisset1"2) "redisset"3) "redisset2"127.0.0.1:6379> sadd redis redisset2(integer) 0127.0.0.1:6379> smembers redis1) "redisset1"2) "redisset"3) "redisset2"127.0.0.1:6379> smembers redis1) "redisset1"2) "redisset3"3) "redisset"4) "redisset2"127.0.0.1:6379> srem redis redisset(integer) 1127.0.0.1:6379> smembers redis1) "redisset1"2) "redisset3"3) "redisset2"

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相关命令介绍
sadd 添加一个 string 元素到 key 对应的 set 集合中，成功返回 1，如果元素存在返回 0
smembers 返回指定的集合中所有的元素
srem 删除指定集合的某个元素

zset（sorted set 有序集合）

是 string 类型的有序集合，也不可重复

sorted set 中的每个元素都需要指定一个分数，根据分数对元素进行升序排序，如果多个元素有相同的分数，则以字典序进行升序排序，sorted set 因此非常适合实现排名

127.0.0.1:6379> zadd nosql 0 001(integer) 1127.0.0.1:6379> zadd nosql 0 002(integer) 1127.0.0.1:6379> zadd nosql 0 003(integer) 1127.0.0.1:6379> zcount nosql 0 0 (integer) 3127.0.0.1:6379> zcount nosql 0 3(integer) 3127.0.0.1:6379> zrem nosql 002(integer) 1127.0.0.1:6379> zcount nosql 0 3(integer) 2127.0.0.1:6379> zscore nosql 003"0"127.0.0.1:6379> zrangebyscore nosql 0 101) "001"2) "003"127.0.0.1:6379> zadd nosql 1 003(integer) 0127.0.0.1:6379> zadd nosql 1 004(integer) 1127.0.0.1:6379> zrangebyscore nosql 0 101) "001"2) "003"3) "004"127.0.0.1:6379> zadd nosql 3 005(integer) 1127.0.0.1:6379> zadd nosql 2 006(integer) 1127.0.0.1:6379> zrangebyscore nosql 0 101) "001"2) "003"3) "004"4) "006"5) "005"

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相关命令介绍
zadd 向指定的 sorteset 中添加 1 个或多个元素
zrem 从指定的 sorteset 中删除 1 个或多个元素
zcount 查看指定的 sorteset 中指定分数范围内的元素数量
zscore 查看指定的 sorteset 中指定分数的元素
zrangebyscore 查看指定的 sorteset 中指定分数范围内的所有元素

6、键值相关的命令

127.0.0.1:6379> exists key(integer) 1127.0.0.1:6379> exists key1(integer) 1127.0.0.1:6379> exists key100(integer) 0127.0.0.1:6379> get key"nihao,hello"127.0.0.1:6379> get key1"hi"127.0.0.1:6379> del key1(integer) 1127.0.0.1:6379> get key1(nil)127.0.0.1:6379> rename key key0OK127.0.0.1:6379> get key(nil)127.0.0.1:6379> get key0"nihao,hello"127.0.0.1:6379> type key0string

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exists #确认 key 是否存在 del #删除 keyexpire #设置 Key 过期时间(单位秒)
persist #移除 Key 过期时间的配置 rename #重命名 keytype #返回值的类型

7、Redis 服务相关的命令

127.0.0.1:6379> select 0OK127.0.0.1:6379> info# Serverredis_version:3.0.6redis_git_sha1:00000000redis_git_dirty:0redis_build_id:347e3eeef5029f3redis_mode:standaloneos:Linux 3.10.0-693.el7.x86_64 x86_64arch_bits:64multiplexing_api:epollgcc_version:4.8.5process_id:31197run_id:8b6ec6ad5035f5df0b94454e199511084ac6fb12tcp_port:6379uptime_in_seconds:8514uptime_in_days:0hz:10lru_clock:14015928config_file:/usr/local/redis/redis.conf-------------------省略N行127.0.0.1:6379> CONFIG GET 0(empty list or set)127.0.0.1:6379> CONFIG GET 15(empty list or set)

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slect **#选择数据库(数据库编号 0-15)**quit #退出连接 info #获得服务的信息与统计 monitor #实时监控 config get #获得服务配置 flushdb #删除当前选择的数据库中的 keyflushall #删除所有数据库中的 key

8、Redis 的发布与订阅

Redis 发布与订阅(pub/sub)是它的一种消息通信模式，一方发送信息，一方接收信息。

下图是三个客户端同时订阅同一个频道

下图是有新信息发送给频道 1 时，就会将消息发送给订阅它的三个客户端

9、Redis 事务

Redis 事务可以一次执行多条命令

1、发送 exec 命令前放入队列缓存，结束事务
2、收到 exec 命令后执行事务操作，如果某一命令执行失败，其它命令仍可继续执行
3、一个事务执行的过程中，其它客户端提交的请求不会被插入到事务执行的命令列表中

一个事务经历三个阶段

开始事务(命令:multi)

命令执行

结束事务(命令:exec)

127.0.0.1:6379> MULTIOK127.0.0.1:6379> set key key1QUEUED127.0.0.1:6379> get keyQUEUED127.0.0.1:6379> rename key key001QUEUED127.0.0.1:6379> exec1) OK2) "key1"3) OK

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10、Redis 安全配置

可以通过修改配置文件设备密码参数来提高安全性

#requirepass foobared

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去掉注释 #号就可以配置密码

没有配置密码的情况下查询如下

127.0.0.1:6379> CONFIG GET requirepass1) "requirepass"2) ""

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配置密码之后，就需要进行认证

127.0.0.1:6379> CONFIG GET requirepass(error) NOAUTH Authentication required.127.0.0.1:6379> AUTH foobared #认证OK127.0.0.1:6379> CONFIG GET requirepass1) "requirepass"2) "foobared"

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11、Redis 持久化

Redis 持久有两种方式:Snapshotting(快照),Append-only file(AOF)

Snapshotting(快照)

1、将存储在内存的数据以快照的方式写入二进制文件中，如默认 dump.rdb 中
2、save 900 1
#900 秒内如果超过 1 个 Key 被修改，则启动快照保存 3、save 300 10
#300 秒内如果超过 10 个 Key 被修改，则启动快照保存 4、save 60 10000
#60 秒内如果超过 10000 个 Key 被修改，则启动快照保存

Append-only file(AOF)

1、使用 AOF 持久时，服务会将每个收到的写命令通过 write 函数追加到文件中（appendonly.aof）
2、AOF 持久化存储方式参数说明 appendonly yes
#开启 AOF 持久化存储方式 appendfsync always
#收到写命令后就立即写入磁盘，效率最差，效果最好 appendfsync everysec
#每秒写入磁盘一次，效率与效果居中 appendfsync no
#完全依赖 OS，效率最佳，效果没法保证

12、Redis 性能测试

自带相关测试工具

[root@test ~]# redis-benchmark --helpUsage: redis-benchmark [-h <host>] [-p <port>] [-c <clients>] [-n <requests]> [-k <boolean>]
 -h <hostname>      Server hostname (default 127.0.0.1) -p <port>          Server port (default 6379) -s <socket>        Server socket (overrides host and port) -a <password>      Password for Redis Auth -c <clients>       Number of parallel connections (default 50) -n <requests>      Total number of requests (default 100000) -d <size>          Data size of SET/GET value in bytes (default 2) -dbnum <db>        SELECT the specified db number (default 0) -k <boolean>       1=keep alive 0=reconnect (default 1) -r <keyspacelen>   Use random keys for SET/GET/INCR, random values for SADD  Using this option the benchmark will expand the string __rand_int__  inside an argument with a 12 digits number in the specified range  from 0 to keyspacelen-1. The substitution changes every time a command  is executed. Default tests use this to hit random keys in the  specified range. -P <numreq>        Pipeline <numreq> requests. Default 1 (no pipeline). -q                 Quiet. Just show query/sec values --csv              Output in CSV format -l                 Loop. Run the tests forever -t <tests>         Only run the comma separated list of tests. The test                    names are the same as the ones produced as output. -I                 Idle mode. Just open N idle connections and wait.
Examples:
 Run the benchmark with the default configuration against 127.0.0.1:6379:   $ redis-benchmark
 Use 20 parallel clients, for a total of 100k requests, against 192.168.1.1:   $ redis-benchmark -h 192.168.1.1 -p 6379 -n 100000 -c 20
 Fill 127.0.0.1:6379 with about 1 million keys only using the SET test:   $ redis-benchmark -t set -n 1000000 -r 100000000
 Benchmark 127.0.0.1:6379 for a few commands producing CSV output:   $ redis-benchmark -t ping,set,get -n 100000 --csv
 Benchmark a specific command line:   $ redis-benchmark -r 10000 -n 10000 eval 'return redis.call("ping")' 0
 Fill a list with 10000 random elements:   $ redis-benchmark -r 10000 -n 10000 lpush mylist __rand_int__
 On user specified command lines __rand_int__ is replaced with a random integer with a range of values selected by the -r option.

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实际测试同时执行 100 万的请求

[root@test ~]# redis-benchmark -n 1000000 -qPING_INLINE: 152578.58 requests per secondPING_BULK: 150308.14 requests per secondSET: 143266.47 requests per secondGET: 148632.58 requests per secondINCR: 145857.64 requests per secondLPUSH: 143781.45 requests per secondLPOP: 147819.66 requests per secondSADD: 138350.86 requests per secondSPOP: 134282.27 requests per secondLPUSH (needed to benchmark LRANGE): 141302.81 requests per secondLRANGE_100 (first 100 elements): 146756.67 requests per secondLRANGE_300 (first 300 elements): 148104.27 requests per secondLRANGE_500 (first 450 elements): 152671.75 requests per secondLRANGE_600 (first 600 elements): 148104.27 requests per secondMSET (10 keys): 132731.62 requests per second

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13、Redis 的备份与恢复

Redis 自动备份有两种方式

第一种是通过 dump.rdb 文件实现备份

第二种使用 aof 文件实现自动备份

dump.rdb 备份

Redis 服务默认的自动文件备份方式(AOF 没有开启的情况下)，在服务启动时，就会自动从 dump.rdb 文件中去加载数据。

具体配置在 redis.conf

save 900 1

save 300 10

save 60 10000

也可以手工执行 save 命令实现手动备份

127.0.0.1:6379> set name keyOK127.0.0.1:6379> SAVEOK127.0.0.1:6379> set name key1OK127.0.0.1:6379> BGSAVEBackground saving started

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redis 快照到 dump 文件时，会自动生成 dump.rdb 的文件

# The filename where to dump the DBdbfilename dump.rdb-rw-r--r-- 1 root root   253 Apr 17 20:17 dump.rdb

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SAVE 命令表示使用主进程将当前数据库快照到 dump 文件

BGSAVE 命令表示，主进程会 fork 一个子进程来进行快照备份

两种备份不同之处，前者会阻塞主进程，后者不会。

恢复举例

# Note that you must specify a directory here, not a file name.dir /usr/local/redisdata/备份文件存储路径127.0.0.1:6379> CONFIG GET dir1) "dir"2) "/usr/local/redisdata"127.0.0.1:6379> set key 001OK127.0.0.1:6379> set key1 002OK127.0.0.1:6379> set key2 003OK127.0.0.1:6379> saveOK

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将备份文件备份到其它目录

[root@test ~]# ll /usr/local/redisdata/total 4-rw-r--r-- 1 root root 49 Apr 17 21:24 dump.rdb[root@test ~]# dateTue Apr 17 21:25:38 CST 2018[root@test ~]# cp ./dump.rdb /tmp/

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删除数据

127.0.0.1:6379> del key1(integer) 1127.0.0.1:6379> get key1(nil)

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关闭服务，将原备份文件拷贝回 save 备份目录

[root@test ~]# redis-cli -a foobared shutdown[root@test ~]# lsof -i :6379[root@test ~]# cp /tmp/dump.rdb /usr/local/redisdata/cp: overwrite ‘/usr/local/redisdata/dump.rdb’? y[root@test ~]# redis-server /usr/local/redis/redis.conf &[1] 31487

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登录查看数据是否恢复

[root@test ~]# redis-cli -a foobared127.0.0.1:6379> mget key key1 key21) "001"2) "002"3) "003"

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AOF 自动备份

redis 服务默认是关闭此项配置

###### APPEND ONLY MODE ##########appendonly no
# The name of the append only file (default: "appendonly.aof")appendfilename "appendonly.aof"
# appendfsync alwaysappendfsync everysec# appendfsync no

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配置文件的相关参数，前面已经详细介绍过。

AOF 文件备份，是备份所有的历史记录以及执行过的命令，和 mysql binlog 很相似，在恢复时就是重新执次一次之前执行的命令，需要注意的就是在恢复之前，和数据库恢复一样需要手工删除执行过的 del 或误操作的命令。

AOF 与 dump 备份不同 1、aof 文件备份与 dump 文件备份不同
2、服务读取文件的优先顺序不同，会按照以下优先级进行启动如果只配置 AOF,重启时加载 AOF 文件恢复数据
如果同时配置了 RBD 和 AOF,启动是只加载 AOF 文件恢复数据
如果只配置 RBD,启动时将加载 dump 文件恢复数据

注意：只要配置了 aof，但是没有 aof 文件，这个时候启动的数据库会是空的

14、Redis 生产优化介绍

1、内存管理优化

hash-max-ziplist-entries 512

hash-max-ziplist-value 64

list-max-ziplist-entries 512

list-max-ziplist-value 64 #list 的成员与值都不太大的时候会采用紧凑格式来存储，相对内存开销也较小

在 linux 环境运行 Redis 时，如果系统的内存比较小，这个时候自动备份会有可能失败，需要修改系统的 vm.overcommit_memory 参数，这个参数是 linux 系统的内存分配策略
0 表示内核将检查是否有足够的可用内存供应用进程使用；如果有足够的可用内存，内存申请允许；否则，内存申请失败，并把错误返回给应用进程。
1 表示内核允许分配所有的物理内存，而不管当前的内存状态如何。
2 表示内核允许分配超过所有物理内存和交换空间总和的内存 Redis 官方的说明是，建议将 vm.overcommit_memory 的值修改为 1，可以用下面几种方式进行修改：（1）编辑/etc/sysctl.conf 改 vm.overcommit_memory=1，然后 sysctl -p 使配置文件生效
（2）sysctl vm.overcommit_memory=1
（3）echo 1 > /proc/sys/vm/overcommit_memory

2、内存预分配

3、持久化机制 定时快照：效率不高，会丢失数据

AOF：保持数据完整性（一个实例的数量不要太大 2G 最大）

优化总结
1）根据业务需要选择合适的数据类型
2）当业务场景不需持久化时就关闭所有持久化方式（采用 ssd 磁盘来提升效率）
3）不要使用虚拟内存的方式，每秒实时写入 AOF
4）不要让 REDIS 所在的服务器物理内存使用超过内存总量的 3/5
5）要使用 maxmemory
6）大数据量按业务分开使用多个 redis 实例

15、Redis 集群应用

集群是将多个 redis 实例集中在一起，实现同一业务需求，或者实现高可用与负载均衡

到底有哪些集群方案呢？？

1、haproxy+keepalived+redis 集群