redis深入学习(一)-----CAP、redis数据类型

NoSQL数据库的四大分类

KV键值：

memcache+redis

文档型数据库(bson格式比较多)：

MongoDB

MongoDB 是一个基于分布式文件存储的数据库。由 C++ 语言编写。旨在为 WEB 应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。

MongoDB 是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产品，是非关系数据库当中功能最丰富，最像关系数据库的。

列存储数据库

Cassandra, HBase-----分布式文件系统

图关系数据库

Neo4J, InfoGrid-----社交网络，推荐系统等。专注于构建关系图谱

分布式数据库原理

在分布式数据库中CAP原理CAP+BASE

传统的ACID分别是什么

关系型数据库遵循ACID规则
事务在英文中是transaction，和现实世界中的交易很类似，它有如下四个特性：

1、A (Atomicity) 原子性
原子性很容易理解，也就是说事务里的所有操作要么全部做完，要么都不做，事务成功的条件是事务里的所有操作都成功，只要有一个操作失败，整个事务就失败，需要回滚。比如银行转账，从A账户转100元至B账户，分为两个步骤：1）从A账户取100元；2）存入100元至B账户。这两步要么一起完成，要么一起不完成，如果只完成第一步，第二步失败，钱会莫名其妙少了100元。

2、C (Consistency) 一致性
一致性也比较容易理解，也就是说数据库要一直处于一致的状态，事务的运行不会改变数据库原本的一致性约束。

3、I (Isolation) 独立性
所谓的独立性是指并发的事务之间不会互相影响，如果一个事务要访问的数据正在被另外一个事务修改，只要另外一个事务未提交，它所访问的数据就不受未提交事务的影响。比如现有有个交易是从A账户转100元至B账户，在这个交易还未完成的情况下，如果此时B查询自己的账户，是看不到新增加的100元的

4、D (Durability) 持久性
持久性是指一旦事务提交后，它所做的修改将会永久的保存在数据库上，即使出现宕机也不会丢失。

CAP

C:Consistency（强一致性）

A:Availability（可用性）

P:Partition tolerance（分区容错性）

CAP的3进2

CAP理论就是说在分布式存储系统中，最多只能实现上面的两点。
而由于当前的网络硬件肯定会出现延迟丢包等问题，所以

分区容忍性是我们必须需要实现的。

所以我们只能在一致性和可用性之间进行权衡，没有NoSQL系统能同时保证这三点。
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C:强一致性 A：高可用性 P：分布式容忍性
 CA 传统Oracle数据库

 AP 大多数网站架构的选择

 CP Redis、Mongodb

 注意：分布式架构的时候必须做出取舍。
一致性和可用性之间取一个平衡。多余大多数web应用，其实并不需要强一致性。
因此牺牲C换取P，这是目前分布式数据库产品的方向
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一致性与可用性的决择

对于web2.0网站来说，关系数据库的很多主要特性却往往无用武之地

数据库事务一致性需求 
　　很多web实时系统并不要求严格的数据库事务，对读一致性的要求很低， 有些场合对写一致性要求并不高。允许实现最终一致性。

数据库的写实时性和读实时性需求
　　对关系数据库来说，插入一条数据之后立刻查询，是肯定可以读出来这条数据的，但是对于很多web应用来说，并不要求这么高的实时性，比方说发一条消息之 后，过几秒乃至十几秒之后，我的订阅者才看到这条动态是完全可以接受的。

对复杂的SQL查询，特别是多表关联查询的需求 
　　任何大数据量的web系统，都非常忌讳多个大表的关联查询，以及复杂的数据分析类型的报表查询，特别是SNS类型的网站，从需求以及产品设计角 度，就避免了这种情况的产生。往往更多的只是单表的主键查询，以及单表的简单条件分页查询，SQL的功能被极大的弱化了。

经典CAP图

CAP理论的核心是：一个分布式系统不可能同时很好的满足一致性，可用性和分区容错性这三个需求，最多只能同时较好的满足两个。
因此，根据 CAP 原理将 NoSQL 数据库分成了满足 CA 原则、满足 CP 原则和满足 AP 原则三 大类：
CA - 单点集群，满足一致性，可用性的系统，通常在可扩展性上不太强大。
CP - 满足一致性，分区容忍必的系统，通常性能不是特别高。
AP - 满足可用性，分区容忍性的系统，通常可能对一致性要求低一些。

BASE

BASE就是为了解决关系数据库强一致性引起的问题而引起的可用性降低而提出的解决方案。

BASE其实是下面三个术语的缩写：
    基本可用（Basically Available）
    软状态（Soft state）
    最终一致（Eventually consistent）

它的思想是通过让系统放松对某一时刻数据一致性的要求来换取系统整体伸缩性和性能上改观。为什么这么说呢，缘由就在于大型系统往往由于地域分布和极高性能的要求，不可能采用分布式事务来完成这些指标，要想获得这些指标，我们必须采用另外一种方式来完成，这里BASE就是解决这个问题的办法

分布式+集群简介

分布式系统

分布式系统（distributed system）
 由多台计算机和通信的软件组件通过计算机网络连接（本地网络或广域网）组成。分布式系统是建立在网络之上的软件系统。正是因为软件的特性，所以分布式系统具有高度的内聚性和透明性。因此，网络和分布式系统之间的区别更多的在于高层软件（特别是操作系统），而不是硬件。分布式系统可以应用在在不同的平台上如：Pc、工作站、局域网和广域网上等。

简单来讲：
1分布式：不同的多台服务器上面部署不同的服务模块（工程），他们之间通过Rpc/Rmi之间通信和调用，对外提供服务和组内协作。

2集群：不同的多台服务器上面部署相同的服务模块，通过分布式调度软件进行统一的调度，对外提供服务和访问。

Redis 

概述

Redis:REmote DIctionary Server(远程字典服务器)，是完全开源免费的，用C语言编写的，遵守BSD协议，是一个高性能的(key/value)分布式内存数据库，基于内存运行，并支持持久化的NoSQL数据库，是当前最热门的NoSql数据库之一,也被人们称为数据结构服务器。

简介

1、Redis支持数据的持久化，可以将内存中的数据保持在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用

2、Redis不仅仅支持简单的key-value类型的数据，同时还提供list，set，zset，hash等数据结构的存储

3、Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份

功能

1、内存存储和持久化：redis支持异步将内存中的数据写到硬盘上，同时不影响继续服务

2、取最新N个数据的操作，如：可以将最新的10条评论的ID放在Redis的List集合里面

3、模拟类似于HttpSession这种需要设定过期时间的功能

4、发布、订阅消息系统

5、定时器、计数器

特点

单进程 

1、单进程模型来处理客户端的请求。对读写等事件的响应是通过对epoll函数的包装来做到的。Redis的实际处理速度完全依靠主进程的执行效率。epoll是Linux内核为处理大批量文件描述符而作了改进的epoll，是Linux下多路复用IO接口select/poll的增强版本，它能显著提高程序在大量并发连接中只有少量活跃的情况下的系统CPU利用率。

2、默认16个数据库，类似数组下表从零开始，初始默认使用零号库

3、select命令切换数据库

4、dbsize查看当前数据库的key的数量

5、flushdb：清空当前库

6、Flushall；通杀全部库

7、Redis索引都是从零开始

8、默认端口是6379

9、统一密码管理，16个库都是同样密码，要么都OK要么一个也连接不上

Redis数据类型

1、string（字符串）

string是redis最基本的类型，你可以理解成与Memcached一模一样的类型，一个key对应一个value。

string类型是二进制安全的。意思是redis的string可以包含任何数据。比如jpg图片或者序列化的对象 。

string类型是Redis最基本的数据类型，一个redis中字符串value最多可以是512M

2、hash（哈希，类似java里的Map）

Hash（哈希）
Redis hash 是一个键值对集合。
Redis hash是一个string类型的field和value的映射表，hash特别适合用于存储对象。

类似Java里面的Map<String,Object>

3、list（列表）
 List（列表）

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）。
它的底层实际是个链表

4、set（集合）

Set（集合）
Redis的Set是string类型的无序集合。它是通过HashTable实现实现的。

5、zset(sorted set：有序集合)

zset(sorted set：有序集合)
Redis zset 和 set 一样也是string类型元素的集合,且不允许重复的成员。
不同的是每个元素都会关联一个double类型的分数。
redis正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。zset的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。

命令参考

http://redisdoc.com/

常用命令

Redis 键(key)

1、 keys *

2、 exists key的名字-----判断某个key是否存在

eg：exists name

3、 move key db-----当前库就没有了，被移除了

eg:move name 2-----将name移除到2号库

4、 expire key 秒钟：为给定的key设置过期时间

eg:expire age 10-----存活10秒

5、 ttl key 查看还有多少秒过期，-1表示永不过期，-2表示已过期

eg:ttl name

6、 type key 查看你的key是什么类型

eg:type name

Redis字符串(String)

1、set/get/del/append/strlen

2、Incr/decr/incrby/decrby,一定要是数字才能进行加减

3、 getrange/setrange

getrange:获取指定区间范围内的值，类似between......and的关系从零到负一表示全部

setrange设置指定区间范围内的值，格式是setrange key值 具体值

4、 setex(set with expire)键秒值/setnx(set if not exist)

setex:设置带过期时间的key，动态设置。
setex 键 秒值 真实值

setnx:只有在 key 不存在时设置 key 的值。

5、 mset/mget/msetnx

mset:同时设置一个或多个 key-value 对。

mget:获取所有(一个或多个)给定 key 的值。

msetnx:同时设置一个或多个 key-value 对，当且仅当所有给定 key 都不存在。

6、 getset(先get再set)

Redis列表(List)

1、 lpush/rpush/lrange

2、 lpop/rpop

3、 lindex，按照索引下标获得元素(从上到下)

通过索引获取列表中的元素 lindex key index

4、 llen

5、 lrem key 删N个value

 * 从left往right删除2个值等于v1的元素，返回的值为实际删除的数量
 *  LREM list3 0 值，表示删除全部给定的值。零个就是全部值

6、 ltrim key 开始index 结束index，截取指定范围的值后再赋值给key

ltrim：截取指定索引区间的元素，格式是ltrim list的key 起始索引 结束索引

7、 rpoplpush 源列表 目的列表

移除列表的最后一个元素，并将该元素添加到另一个列表并返回

8、 lset key index value

9、 linsert key  before/after 值1 值2

在list某个已有值的前后再添加具体值

性能总结：

它是一个字符串链表，left、right都可以插入添加；
如果键不存在，创建新的链表；
如果键已存在，新增内容；
如果值全移除，对应的键也就消失了。
链表的操作无论是头和尾效率都极高，但假如是对中间元素进行操作，效率就很惨淡了。

Redis集合(Set)

1、 sadd/smembers/sismember

2、 scard

获取集合里面的元素个数

3、 srem key value

删除集合中元素

4、 srandmember key

某个整数(随机出几个数)

5、 spop key

随机出栈

6、 smove key1 key2

在key1里某个值，作用是将key1里的某个值赋给key2

7、差集：sdiff

8、交集：sinter

9、并集：sunion

Redis哈希(Hash)

概念：KV模式不变，但V是一个键值对

1、  hset/hget/hmset/hmget/hgetall/hdel

 

 2、 hlen

3、 hexists key

在key里面的某个值的key 

4、 hkeys/hvals

5、 hincrby/hincrbyfloat

 

6、 hsetnx

Redis有序集合Zset(sorted set)

概念：在set基础上，加一个score值。之前set是k1 v1 v2 v3，现在zset是k1 score1 v1 score2 v2

1、 zadd/zrange

 

2、 zrangebyscore key-----a、withscores；b、(   不包含；c、limit 作用是返回限制( limit 开始下标步 多少步)

开始score 结束score

3、 zrem key

某score下对应的value值，作用是删除元素

4、 zcard/zcount key score区间/zrank key values值，作用是获得下标值/zscore key 对应值,获得分数

 

5、 zrevrank key values值，作用是逆序获得下标值

6、 zrevrange

7、 zrevrangebyscore  key 结束score 开始score