Redis数据库介绍

1 Redis简介

Redis，全称远程字典服务（REmote DIctionary Server），是一个开源、基于内存、高性能、可数据持久化的key-value存储系统，遵守BSD协议，可用作数据库、缓存和消息中间件。
在Redis中文官网上是这么描述的：

redis是一个开源（BSD许可）的，内存中的数据结构存储系统，它可以用作数据库、缓存和消息中间件。它支持多种类型的数据结构，如字符串strings，散列hashes，列表lists，集合sets，有序集合sorted sets的范围查询，bitmaps，hyperloglogs 和地理空间geospatial索引半径查询。Redis内置了复制replication，LUA脚本Lua scripting，LRU驱动事件LRU eviction，事务transactions和不同级别的磁盘持久化persistence，并通过 Redis哨兵Sentinel和自动分区Cluster提供高可用性high availability。

在日常应用中，Redis主要适用于以下几个场景：
（1）缓存
（2）排行榜
（3）计数器
（4）分布式会话
（5）分布式锁
（6）社交网络
（7）最新列表
（8）消息系统

2 Redis的基本特性

Redis具有许多优秀特性，包括：支持多种数据类型、支持数据的持久化机制、支持事务控制、支持主从复制功能等。

2.1 数据类型

Redis的数据存储是通过Key映射Value的方式，建立字典以保存数据。Redis共支持五种数据类型。
（1）String（字符串）
Redis最基本的类型，一个key对应一个value。
（2）Hash（哈希表）
键值对集合，是一个string类型的数据域field和值value的映射表。
（3）List（列表）
字符串列表，按照插入顺序排序。支持在列表的头部或者尾部添加数据元素。
（4）Set（集合）
字符串类型的无序集合，支持添加、删除、查找，Redis还能对set进行交集、并集、差集等集合操作。
（5）Zset（有序集合）
字符串类型的有序集合，集合中的每个元素都会关联一个double类型的分数。Redis通过这个分数为集合进行排序。

2.2 数据的持久化机制

Redis支持持久化，在运行情况下，Redis以数据结构的形式将数据维持在内存中，通过将内存中的数据保持到磁盘，让这些数据在Redis重启之后可用来持久化。Redis分别提供了两种持久化模方式。
（1）RDB方式
即Snapshotting（快照）方式，是Redis默认的持久化方式。在Redis运行时，每隔几分钟或者几次操作后，RDB程序将内存中的数据以快照的方式保存到磁盘二进制文件dump.rdb中。在Redis重启时，RDB程序通过载入RDB文件的方式做快照持久化。RDB的配置信息保存在reedis.conf文件中。
RDB快照实现的数据持久化方式，存在的问题是：当在RDB程序保存数据的指定间隔之间，Redis断开连接，那么在上一次保存到此刻的数据就无法被保存。因此，为了解决这个问题，Redis还提供了AOF的持久化。
下面是RDB的默认配置（redis.conf）

save 900 1		# 900秒内如果超过1个key被修改，进行快照
save 300 10	
save 60 10000

（2）AOF方式
AOF以协议文本的方式，在使用AOF持久化时，Redis会将所有对数据库进行的命令（及其参数）写入到AOF日志文件appendonly.aof中，以此达到记录数据库状态的目的，当Redis重启时，就会通过执行AOF日志记录的命令进行数据的快速恢复。
Redis还设计了AOF重写机制：扫描数据库数据，转化为Redis命令存入临时AOF文件中，在扫描完成后用临时文件代替AOF文件。这使得AOF文件中记录的命令是最简洁的，在一定程度上避免了AOF随着时间的增长，占据磁盘的过多空间。
下面是默认的aof配置（redis.conf）

appendonly no			# 是否启动aof持久化方式
appendfilename "appendonly.aof"	#aof 文件名称
# appendfsync always	# 每收到命令就写一次
appendfsync everysec	# 每秒钟写一次
# appendfsync no		# 完全依赖os

2.3 事务控制

Redis事务的本质是一组命令的集合。在事务执行过程，队列中的命令会按照顺序串行化执行，此时，其他命令请求都不会插入到事务执行序列中。Redis可以通过MULTI/EXEC支持简单的事务控制：当客户端使用MULTI命令时，这个连接将会进入一个事务上下文，连接后续的命令都会放在事务队列中。当连接收到exec命令时，Redis将顺序地执行事务队列中的所有命令。

2.4 主从复制

主从复制就是使当前的服务器复制指定服务器的内容。被复制的服务器称为主服务器（master），对主服务器进行复制操作的服务器称为从服务器（slave）。
Redis通过修改redis.conf文件来使用和配置主从复制，复制过程上大体分为建立连接、数据同步、命令传播三个阶段。Redis主从复制功能强大，一个master支持多个slave连接，slave支持其他slave的连接，主从复制时，不会阻塞master和slave。
利用Redis主从复制的特效，可以实现以下功能：实现读写分离，比如用主服务器写数据，用从服务器读；支持备份数据分离，利用主从复制的方便，用slave服务器的一个或两个服务器来进行数据备份。
下面是默认的Master-Slave replication配置（redis.conf）

# slaveof <masterip> <masterport>	# 当前节点是slave时配置
slave-serve-stale-data yes	# master失去联系时，slave是否会反馈客户端的请求
slave-read-only yes			# salve实例是否接受写操作
slave-priority 100		# slave的优先级

3 Redis安装与使用

3.1 安装Redis

（1）从官网下载redis安装包

（2）解压到文件
（3）启动cmd，切换到redis目录，输入命令 redis-server redis.windows.conf
输入之后，会显示如下界面：

（4）另启一个 cmd 窗口，切换目录，输入命令 redis-cli.exe -h 127.0.0.1 -p 6379
这里的-h表示redis的bind的ip地址，-p指端口，输入之后显示：

（5）开始使用redis
设置键值对 set akey am

取出键值对 get akey

3.2 在Spring中使用Redis

工具：Redis Desktop Manager
（1）导入redis依赖

	<dependency>
	<groupId>org.springframework.boot</groupId>
	<artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
    	<version>2.2.1.RELEASE</version>
	</dependency>

（2）配置文件配置redis和连接池的信息

	spring:
 	 redis:
    		host: localhost
    		port: 6379
    		# password: root # 根据需要
    		# 连接超时时间（毫秒）
    		timeout: 10000
    		# Redis默认情况下有16个分片，这里配置具体使用的分片，默认是0
    		database: 0
    		lettuce:
     		pool:
        		# 连接池最大连接数（使用负值表示没有限制） 默认 8
       			max-active: 8
        		# 连接池最大阻塞等待时间（使用负值表示没有限制） 默认 -1
       			max-wait: -1
        		# 连接池中的最大空闲连接 默认 8
        		max-idle: 8
        		# 连接池中的最小空闲连接 默认 0
        		min-idle: 0

（3）RedisTemplate配置

public class RedisCacheAutoConfiguration {

	@Bean
	public RedisTemplate<String, Serializable>
		redisCacheTemplate(LettuceConnectionFactory redisConnectionFactory){
		RedisTemplate<String, Serializable> template = new RedisTemplate<>();
		//设置key序列化方式，StringRedisSerializer的序列化方式
		template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
		//设置value序列化方式，序列化为json
		template.setValueSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());
		//设置连接池
		template.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
		return template;
	}
}

（4）使用Redis
声明RedisTemplate

	@Autowired
	private RedisTemplate redisTemplate;

Redis操作代码

String akey = "akey";
if(redisTemplate.hasKey(akey)){
    redisTemplate.delete(akey);
}
redisTemplate.opsForValue().set(key, "am");
Object value = redisTemplate.opsForValue().get(akey);

启动redis服务端，启动可视化工具并连接到redis

3.3 Redis操作命令

（1）对value操作的命令
（2）对String操作的命令
（3）对List操作的命令
（4）对Set操作的命令
（5）对Zset操作的命令
（6）对Hash操作的命令
（7）持久化操作命令
（8）远程服务控制命令
详见：Redis中文官网命令手册

4 Redis与中间件

Redis中文官网的首页这么写到
—— Redis可以用作数据库、缓存和消息中间件。

4.1 中间件

百度百科是这么定义中间件的：

中间件是介于应用系统和系统软件之间一类软件，它使用系统软件所提供的基础服务（功能），衔接网络上应用系统各个部分或不同应用，达到资源、功能共享的目的。
中间件是一种独立的系统软件服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源，中间件位于客户机服务器的操作系统之上，管理计算资源和网络通信。

使用中间件，我们能够达到的效果是：使用这项服务的人，不需要知道底层逻辑的具体实现，就可以直接拿着中间件的结果来用。
显然，Redis属于中间件。

4.2 Redis消息中间件

消息中间件关注于数据的发送和接受，利用高效可靠的异步消息传递机制进行平台无关的数据交流，并基于数据通信集成分布式系统。
Redis消息队列通常采用广播发布及订阅模式：基于Redis的Pub/Sub机制，此模式允许生产者只生产一次消息，由中间件负责将消息复制到多个消息队列，每个消息队列由对应的消费组消费。订阅者可以通过subscribe向redis server订阅自己感兴趣的消息类型。redis将信息类型称为通道(channel)。当发布者通过publish命令向redis server发送特定类型的信息时，订阅该消息类型的全部订阅者都会收到此消息。
Redis的Pub/Sub实现：
（1）启动Redis服务器

（2）启动客户端，订阅am频道

（3）启动另一客户端，向服务器推送am频道的信息

此时，订阅了am频道的客户端接收到了信息

5 参考

[1] 马豫星. Redis数据库特性分析[J]. 物联网技术, 2015(3):105-106.
[2] 曾超宇,李金香. Redis在高速缓存系统中的应用[J]. 微型机与应用, 2013, 32(12):11-13.
[3] 杨雪婵.针对Redis主从复制[J]. 网络安全和信息化. 2017(03)
[4] Xhan. Redis学习笔记之持久化[EP/OL]. 2011-02-07.