开源一夏 | 23 张图，4500 字从入门到精通解释 Redis

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redis 是目前出场率最高的 NoSQL 数据库，同时也是一个开源的数据结构存储系统，在缓存、数据库、消息处理等场景使用的非常多，本文瑞哥就带着大家用一篇文章入门这个强大的开源数据库——Redis。

让我们直接开始！

什么是 Redis？

redis 的英文全称为Remote Dictionary Serve，翻译成中文就是远程字典服务器。Redis 的核心是一种内存数据存储，可用作高性能数据库、缓存和消息代理，它非常适合实时数据处理。

Redis 是用 ANSI C 语言编写的，它可以在大多数 POSIX 系统中运行，例如 BSD、Linux、OS X，而无需任何外部依赖，OS X 和 Linux 被认为是 Redis 开发和测试最多的两个操作系统。

Redis 通常被称为数据结构服务器，因为它的核心数据类型类似于字符串、列表、字典（或哈希）、集合和排序集合等编程语言中的数据类型。稍微新版的 Redis 还有近似计数、地理定位和流处理等高级功能。

Redis 将数据存储在内存中，默认情况下具有周期性磁盘持久性，由于 Redis 将数据持久化到磁盘，因此它可以用作许多用例的经典数据库以及缓存。

Redis 安装

redis 的官网有 redis 安装的详细说明，包括有：

• Linux 系统安装

• macOS 系统安装

• Windows 系统安装

网址：

https://redis.io/docs/getting-started/installation/

大家可以根据自己的系统进行选择安装。

Redis 基础命令

Redis 安装好了，需要一些基础的命令对 redis 进行管理，比如启动 redis、关闭 redis 等。

Windows

在 Windows 安装完 Redis 后，只需要双击redis-server.exe即可启动 redis。

windows 没啥好讲的，如果是开发或者生产环境，几乎没人会在 windows 上部署 redis，bug 简直不是一般的多。

Linux

这个还得看你安装的方式。

1. 如果是直接解压型的安装，那么启动 redis 的时候，假设你已经进入 redis 目录下的 sbin 目录，那么启动 redis 就是：

./redis-server

停止 redis 有好多种办法，比如通过直接杀死进程的方式：

查询 redis-server 的进程 ID：

ps aux | grep redis-server

杀死 redis-server 进程：

kill -9 processid

也可以通过 redis-cli 命令进行停止：

redis-cli shutdown

2. 如果你是 services command 用户，那么启动 redis 可以使用如下命令：

service redis-server start

停止 redis：

service redis-server stop

重启 redis：

service redis-server restart

3. 如果你是 systemctl 命令用户，比如 Ubuntu、CentOS、RHEL 等

启动 redis：

systemctl start redis

停止 redis：

systemctl stop redis

重启 redis：

systemctl restart redis

macOS

启动 redis：

brew services start redis

停止 redis：

brew services stop redis

重启 redis：

brew services restart redis

Redis 数据类型⭐

redis 一般就是五大类型：

但是随着数据量的激增，加上场景定制化越来越多，redis 的数据结构也随之丰富起来，目前 redis 支持的所有类型如下：

下面我们来一一介绍一下。

字符串 Strings

Strings 是最基本的一种 Redis 数据类型，被认为是二进制安全的，这意味着它们可以包含任何类型的数据，例如 JPEG 格式的图像，最多可以保存 512MB 的值。

列表 Lists

列表其实就是按插入顺序排序的字符串列表，新的元素过来的时候，会将元素推到列表的左侧或右侧。

• LPUSH 命令：将元素推到列表的左侧

• RPUSH 命令：将元素推到列表的右侧

集合 Sets

集合类似于列表，但集合不能包含重复值并且未排序，集合可以使用并集、交集和减法。

哈希 Hashes

Hashes 是表示对象的最重要的数据类型，它们是 string 值和字段之间的映射。

哈希内部实现结构也与 Java 的 HashMap 一致，同样是数组+链表的二维结构，当数组的散列元素串联时，会使用数组第一维的碰撞位置。

哈希可以容纳多达 40 亿个字段，因此，哈希为单个 Redis 实例提供了一种有效的方式来保存大量对象并对其进行操作。

有序集合 Sorted sets

集合也可以有序的，不过有序的集合称作有序集合，按进行分数排，在排序集中，分数可以重复。

流 Streams

Streams 是一种简单但用途广泛且功能强大的数据结构，Streams 是 Redis 5.0 版本的内置类型，可以帮助消除日志数据结构的限制，广泛应用于实时消息传递 (RTM)、消息代理等。

地理空间 Geospatial

Redis 中的地理空间数据以经度和纬度表示，Redis GeoSpatial 数据集实际上只是 Redis 中的 Sorted Sets。

Geospatial 有两个特别重要的命令：

• GEOADD：将地理空间信息添加到特定键

• GEODIST：查找两个 key 之间的距离

超级日志 HyperLogLog

HyperLogLog 是一种概率数据结构，用于计算唯一值，这些值可以是任何值：例如，网站访问者的 IP 地址、搜索词或电子邮件地址。

以精确的精度计算唯一值需要与唯一值的数量成比例的内存量，HyperLogLog 通过允许用内存消耗换取精度来解决这个问题。

HyperLogLogs 从 2.8.9 版本开始在 Redis 中可用，是 Redis 一种高级数据结构。Redis HyperLogLog 最多消耗 12 KB 的内存，并产生标准误差为 0.81% 的近似值，12 KB 不包括存储实际密钥所需的字节。

位图 Bitmaps

位图或位集是一个由 0 和 1 组成的数组，位集中的位可以设置为 0 或 1，并且数组中的每个位置称为偏移量。诸如逻辑与、或、异或等操作。

Bitmap 不是 Redis 中的原生数据类型，它的底层实现是基于字符串数据类型的，它是一组基于 String 数据类型的功能，理解位图的最简单方法是将其视为位数组，我们称 Redis 位图中的数组索引为“偏移”。

位域 Bitfields

BITFIELD 可以在单个命令调用中对多个位字段进行操作，它需要一个操作列表来执行并返回一个响应数组，其中每个数组对应于参数列表中的相应操作。

redis 持久化

Redis 是一个内存存储，这意味着它的所有数据都存储在服务器 RAM 中，并且只有在服务器运行时才可用，这种操作方式的缺点是 RAM 是易失性的，如果 Redis 进程或其主机发生事故，您可能会遭受数据丢失。为了防止重要数据丢失，Redis 支持两种主要的持久化模式：RDB 和 AOF。

RDB

RDB，英文全称：Redis DataBase。

每隔一段时间，将内存中的数据作为快照写入磁盘上的临时文件，恢复时将快照文件读入内存。如果机器停机并重新启动，内存中将没有数据，再次启动 redis 后，就会恢复。

重要命令

• save <seconds> <changes>：保存数据到磁盘，seconds 为秒数，changes 为操作数，比如save 10 2就代表在 10 秒内操作 2 次。

• stop-writes-on-bgsave-error <yes|no>：默认情况下，如果启用 RDB 快照并且最近的后台保存失败，Redis 将停止接受写入。这将给用户一种感觉：数据没有正确地保存在磁盘上，如果后台保存过程将再次开始工作，Redis 将自动再次允许写入。

• rdbcompression <yes|no>：转储 .rdb 数据库时使用 LZF 压缩字符串对象。

• dbfilename <name>：转储数据库的文件名（默认 dump.rdb）。

RDB 优势

• 每隔一段时间备份一次，完全备份

• 容灾简单，可远程传输

• RDB 最大限度地提高了 Redis 的性能

• 文件较大时重启和恢复速度要块

RDB 缺点

• 如果发生故障，最后的备份数据可能会丢失，无法处理实时备份

• RDB 需要经常 fork() 以便使用子进程在磁盘上持久化，增加 CPU 的负担

AOF

AOF，英文全称：Append Only File。

RDB 会丢失上次备份的 RDB 文件，如果整体数据完整性要求不高还可以，但是如果追求数据完整性，就要考虑使用 AOF 了。

• 用户请求的写操作以日志的形式记录下来，不记录读取操作，因为存储了写入操作。

• 文件被追加而不是修改

• redis 的 aof 恢复其实就是从头到尾对附加文件进行读写

重要命令

• appendonly <yes|no>：是否应打开 AOF 模式，默认是 RDB。

• appendfilename <name>：仅附加文件的名称（默认值：“appendonly.aof”）

• appendfsync <mode>：持久化策略，一般有三种：no、always、everysec

AOF 写入策略

AOF 支持三种写入策略：

• always：每次将新命令附加到 AOF 时，速度慢，但是最安全

• everysec：每秒一次，也挺快的快（在 2.4 中可能与快照一样快），如果发生灾难，您可能会丢失 1 秒的数据。

• no：将写入策略权交给操作系统，速度块，但是不安全。

建议策略是 everysec，因为它既非常快又非常安全。

AOF 重写

AOF 持久化是通过存储执行的写命令来记录数据库状态的，随着服务器运行时间越来越长，AOF 文件的内容会越来越大，如果放任不管，一个过大的 AOF 文件很可能会对 Redi 服务器甚至整个主机造成影响计算机。

AOF 文件越大，使用该 AOF 文件执行数据恢复所需的时间就越多。

举个例子，在某段时间内 redis 执行了如下操作：

redis> RPUSH list "1" "2"  // ["1","2"](integer) 2
redis> RPUSH list "3" "4"  // ["1","2","3","4"](integer) 2
redis> RPUSH list "5" "6" "7" // ["1","2","3","4","5","6","7"](integer) 3

上面的三个命令浓缩了 redis 的重复操作，其实三个命令都是朝某个 list 键中添加新元素，现在是 3 个命令，假如有 300 个这样的命令呢？

所以当 AOF 太大时，Redis 会简单地将它从头开始重写到一个临时文件中。重写不是通过读取旧的来执行，而是直接访问内存中的数据，这样 Redis 可以创建可能生成的最短 AOF，并且在写入新的时不需要读取磁盘访问。

重写结束后，临时文件会在磁盘上与 fsync 同步，并用于覆盖旧的 AOF 文件。

那么经过重写后，上面三个命令可以直接合并为一条命令：

redis> RPUSH list "1" "2" "3" "4" "5" "6" "7"

AOF 优势

• AOF 更耐用，可以在几秒钟内完成备份

• 当数据过大时，redis 可以在后台自动重写 AOF，节省空间

• AOF 实时性比较好，并且支持配置写入策略

AOF 缺点

• AOF 文件一般大于 RDB 的文件

• 即使 AOF 有写入策略，但是本质上速度还是慢于 RDB

• 至于网上博客一直说的 bug 和易于攻击的点，确实存在，但是极少遇到

如何从 RDB 迁移到 AOF？

由于遗留原因、特定场景使用了默认了持久化策略：RDB，现在想从 RDB 迁移到 AOF，这个时候应该怎么做？

这种情况，首先要确定的是需要重启 redis 服务器。

迁移步骤：

1. 创建现有 RDB 备份文件的副本

2. 从 Redis 客户端触发命令bgrewriteaof
   

3. 编辑配置文件 redis.conf 启用 AOF 持久性：appendonly yes
   

4. 重启 Redis 服务器

RDB+AOF 组合持久化

重写 AOF 指令可以大大减少命令的数量，但是，Redis 需要在启动时执行才能恢复其先前的状态，而且它仍然不如 RDB 紧凑，所以假如 RDB+AOF 组合会极大加快日志压缩和恢复。

配置也非常简单：

aof-use-rdb-preamble yes

启用后，appendonly.aof 文件将以“RDB preamble”为前缀，这样的话 redis 将记录每个写入操作，然后在指定的时间间隔执行快照，redis 启动时，会使用 AOF 文件而不是 RDB 来重构数据，因为它保证是最完整的。

启用 aof-use-rdb-preamble，可以获得了 RDB 带来的许多好处，也能确保更好的持久性。

redis 命令

redis 命令其实是跟 redis 的类型相关联的，每个类型包含了若干个命令，由于命令实在有点多，所以我这边不做具体解释，但是我教大家如何去查询你要的命令，并且熟能生巧。

命令列表网站

这里首先给大家安利一个 redis 的命令网站，网址为：

https://redis.io/commands/

我们看到该界面包含了 redis 所有的命令列表，你可以有几种筛选策略：

• 搜索框直接搜索：这种情况一般是你知道某个命令，但是不会用。

• 根据字母快速模糊搜索

• 根据类型进行列举

前两个没啥要说的，我们来看下根据类型列举：

比如我们想要看看字符串类型包含了哪些命令：

可以清晰的看到字符串相关的命令就那么多，一共 22 个，其实也不多，常用的也就那几个，比如 set、get、mset、mget、setnx 等。

每个命令副标题都是对这个命令的简单介绍，我们拿 set 举个例子：

这个 set 的简单介绍就是：设置字符串类型的 key value。

我们点进去，就能看到这个命令的详细介绍：

主要有：

• Syntax：语法

• Options：选项

• Return：返回

• Examples：例子

• Patterns：模式

• History：历史

一般我们快速看的话就看语法和例子就可以了，你如果想特别精通的话，那就每个都看一下，不过我认为没有那个必要。

那么其他命令的使用和 string 的 set 一样，大家要举一反三，因为命令的使用是根据场景来的，每一个命令都非常重要，都有它的价值。

Redis 的使用场景

1、缓存

缓存是存储数据的临时存储，以便将来可以更快地访问数据。所以，缓存就是在 Cache 中存储数据的过程。Redis 可以实现高可用性内存缓存以减少磁盘或 SSD 的数据访问延迟、高吞吐量并减轻数据库和应用程序负载。

一般情况下网页缓存、数据库查询结果缓存、持久会话缓存和常用对象（如图像、文件和元数据）的缓存都会有 redis 的影子。

2、排行榜/计数

redis 构建实时排行榜和计数，可以通过集合和有序集合很好的实现，集合可以提供元素的唯一性，有序集合还有分数的概念，可以对分数进行排序。

计数的话像文章阅读数、微博点赞数都是 redis 可以轻松实现的。

3、分布式锁

字符串类型的 setnx 方法只有在不存在时才能添加成功，返回 true，这种功能可以应用于分布式锁

4、消息的发布/订阅

Pub/Sub 消息传递允许将消息传递到通道，并允许该通道的所有订阅者接收该消息。发布订阅的方案有很多，redis 也可以很轻松实现。

5、地理空间

这个功能对于应 redis 的类型：Geospatial。对于处理地理信息非常有用，而且提供的功能足够业务使用，非常赞。

除了以上几种用途，还有实时分析、媒体流处理、限流、队列等场景的使用。

所以说 redis 真的非常强大！

总结

redis 是一个非常棒的开源 NoSQL 产品，可以毫不夸张的说，世界上每个中大型应用都有 redis 的身影，本文从 redis 的基本介绍、数据类型、持久化、使用场景等几大方面给大家详细的普及了 redis 的技术点，其实 redis 还有好多高级内容，考虑到阅读本文的读者以新手或者对 redis 没有实际应用或者应用比较少的情况，不做高级技术的解释，那么在后续的文章中，我会根据本文的反向酌情进行编写。

希望本文对您有所帮助，最后感谢您的阅读，如果觉得文章对您有帮助，别忘了点赞👍、收藏⭐哦！有任何问题，欢迎在下方评论区与我讨论！！！