Redis配置讲解及实战

前言

Redis是一个开源的内存k-v数据库，同时也可用作缓存，消息队列。支持多种数据类型，如字符串，列表，字典，集合，有序集合。

演示环境

$ uname -a
Darwin 18.6.0 Darwin Kernel Version 18.6.0: Thu Apr 25 23:16:27 PDT 2019; root:xnu-4903.261.4~2/RELEASE_X86_64 x86_64
$ redis-server -v
Redis server v=5.0.5 sha=00000000:0 malloc=libc bits=64 build=31cd6e21ec924b46

安装

brew install redis

配置

Redis 默认用过的配置文件路径位于/usr/local/etc/redis.conf，下面将通过修改该配置文件影响Redis的行为。

Redis 默认是运行在前台，当终端退出时Redis也会退出，所以首先的任务是通过修改配置文件让Redis运行在后台：

daemonize yes

然后通过下面的命令启动Redis：

redis-server /usr/local/etc/redis.conf 

Redis启动后可以看到redis-server进程监听在127.0.0.1:6379，可以通过下面的配置项修改：

bind 127.0.0.1 ::1
port 6379

通过Redis客户端redis-cli连接Redis服务端redis-server：

$ redis-cli 
127.0.0.1:6379> 
127.0.0.1:6379> set hello world  # 字符串操作
OK
127.0.0.1:6379> keys *  # 列举所有的key
1) "x1"
2) "x2"
3) "hello"
127.0.0.1:6379> hset myhash 1 www  #字典（哈希表）操作
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hset myhash 2 yyy
(integer) 1
127.0.0.1:6379> 
127.0.0.1:6379> 
127.0.0.1:6379> hgetall myhash # 获取字典myhash所有的key-value
1) "1"
2) "www"
3) "2"
4) "yyy"
127.0.0.1:6379> lpush mylist 1  # 列表操作，元素可以重复
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lpush mylist 2
(integer) 2
127.0.0.1:6379> lpush mylist 3
(integer) 3
127.0.0.1:6379> lpush mylist 1
(integer) 4
127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1
1) "1"
2) "3"
3) "2"
4) "1"
127.0.0.1:6379> sadd myset 1 #集合操作，重复元素只保留一个
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd myset 2
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd myset 3
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd myset 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> smembers myset
1) "1"
2) "2"
3) "3"
127.0.0.1:6379> zadd mysortset 1 redis  #有序集合操作，前面的score值，作为排序的依据
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd mysortset 3 mysql
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd mysortset 2 memcached
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrange mysortset 0 -1 withscores
1) "redis"
2) "1"
3) "memcached"
4) "2"
5) "mysql"
6) "3"

上面的操作演示了Redis字符串，列表，字典，集合，有序集合五种数据类型。redis-cli使用默认的配置连接redis-server，但是在生产环境中IP和Port：

u$ redis-cli -h
redis-cli 5.0.5

Usage: redis-cli [OPTIONS] [cmd [arg [arg ...]]]
  -h <hostname>      Server hostname (default: 127.0.0.1).
  -p <port>          Server port (default: 6379).

配置redis-server鉴权

requirepass foobared

重启redis-server后，再次尝试用redis-cli连接操作：

$ redis-cli 
127.0.0.1:6379> 
127.0.0.1:6379> keys *
(error) NOAUTH Authentication required.
127.0.0.1:6379> 

这时就需要输入密码后才能接着操作：

127.0.0.1:6379> auth foobared
OK
127.0.0.1:6379> keys *
1) "myset"
2) "mysortset"
3) "x1"
4) "mylist"
5) "myhash"
6) "x2"
7) "hello"
127.0.0.1:6379> 

 

持久化

Redis数据持久化策略有RDB快照方式和AOF（append only file）方式。

RDB 是Redis默认开启的持久化策略，相关的配置为：

save 900 1           #900s有多于1个key发生变化则触发RDB持久化
save 300 10          #300s有多于10个key发生变化则触发RDB持久化
save 60 10000        #60s有多于10000个key发生变化则触发RDB持久化
rdbcompression yes   #数据压缩保存于rdb文件中
rdbchecksum yes      #开启rdb数据checksum确认功能
dbfilename dump.rdb  #rdb文件名称
dir /usr/local/var/db/redis/ #rdb文件目录位置

Redis启动后会加载dump.rdb文件数据，如果dump.rdb 文件损坏或者不完整（有可能机器断电，最后一次的RDB数据持久化部分刷到dump.rdb文件），可以通过redis-check-rdb检测dump.rdb文件的可用性：

$ redis-check-rdb dump.rdb 
[offset 0] Checking RDB file dump.rdb
[offset 26] AUX FIELD redis-ver = '5.0.5'
[offset 40] AUX FIELD redis-bits = '64'
[offset 52] AUX FIELD ctime = '1561972490'
[offset 67] AUX FIELD used-mem = '1006704'
[offset 83] AUX FIELD aof-preamble = '0'
[offset 85] Selecting DB ID 0
[offset 266] Checksum OK
[offset 266] o/ RDB looks OK! o/
[info] 7 keys read
[info] 0 expires
[info] 0 already expired

当dump.rdb 文件损坏且无法恢复时，需要删除dump.rdb文件,否则redis-server启动后会自动退出：

$ echo " i am test hahhahha" > dump.rdb 
$ redis-server /usr/local/etc/redis.conf 
23194:C 01 Jul 2019 17:44:34.757 # oO0OoO0OoO0Oo Redis is starting oO0OoO0OoO0Oo
23194:C 01 Jul 2019 17:44:34.757 # Redis version=5.0.5, bits=64, commit=00000000, modified=0, pid=23194, just started
23194:C 01 Jul 2019 17:44:34.757 # Configuration loaded
$ ps -ef|grep redis
  501 23264 46375   0  5:45下午 ttys002    0:00.00 grep redis

删除dump.rdb文件后，redis-server可以正常启动，但是之前的数据也没有了：

$ rm dump.rdb 
$ redis-server /usr/local/etc/redis.conf 
23498:C 01 Jul 2019 17:48:26.574 # oO0OoO0OoO0Oo Redis is starting oO0OoO0OoO0Oo
23498:C 01 Jul 2019 17:48:26.574 # Redis version=5.0.5, bits=64, commit=00000000, modified=0, pid=23498, just started
23498:C 01 Jul 2019 17:48:26.574 # Configuration loaded
$ redis-cli 
127.0.0.1:6379> keys *
(empty list or set)
127.0.0.1:6379> 

另外dump.rdb文件是二进制数据，用vim直接查看人眼无法看懂：

数据格式：

开头为固定的5个REDIS字符，表示为RDB文件。

db_version表示为redis的版本。

EOF表示正文内容结束。

checksum为8字节的无符号整数校验和。验证数据的完整性。

databases部分：

第一部分表示该什么是redis哪个DB的（0-15）。

第二部分db_number是具体的db需要，例如0。那么第一部分和第二部分加起来就是select 0。

第三部分key_value_pairs 表示的是具体键值对信息。

一个完整RDB文件内容示例：

RDB持久化关键点：

1.redis利用linux fork子进程后，进程拥有父进程内存快照的方式快速获取内存快照（copy on write）。

2.redis RDB持久化落盘操作发生在独立的子进程中，不影响主进程的其他请求。（对应于bgsave命令，如果是save命令还是主进程处理RDB）

RDB策略优点：

1.适合大规模的数据恢复，数据恢复快。

2.如果业务对数据完整性和一致性要求不高，RDB是很好的选择。

RDB策略缺点：

数据的完整性和一致性不高，异常情况下会丢失最后一次RDB备份前的数据。

AOF 策略

AOF的出现是为了和RDB互补，它采用日志的形式记录每个写操作的内容，将写指令从前到后执行一次以完成数据的恢复工作。

appendonly yes
appendfilename "appendonly.aof"
# appendfsync always   # 每发生一次写操作刷一次盘
appendfsync everysec   # 每秒定时刷盘
# appendfsync no         # 依靠系统自行刷盘

清空Redis然后重启redis-server：

$ redis-cli 
127.0.0.1:6379> 
127.0.0.1:6379> 
127.0.0.1:6379> keys *
(empty list or set)
127.0.0.1:6379> 
127.0.0.1:6379> 
127.0.0.1:6379> set hello world
OK

$ cat appendonly.aof 
*2  #表示有两个参数
$6  #该参数有6个字符
SELECT #参数是select
$1  #该参数有1个字符
0   #参数是0
*3  #表示有3个参数
$3  #该参数有3个字节
set #参数是set
$5  #该参数有5个字节
hello # 参数是hello
$5    #该参数有5个字节
world # 参数是world

所以appendonly.aof 保存了命令还原为：

select 0
set hello world

其中select 0表示默认选择Redis的0号DB。

AOF 策略优点：

数据完整性和一致性更高，异常情况只会丢失1s的数据。

AOF 策略缺点：

AOF文件有冗余，文件太大，Redis启动加载慢。

Redis服务启动后执行载入程序时，优先判断是否开启了AOF持久化，如果时就载入AOF文件，否则载入RDB文件。

内存管理

Redis通过过期键处理和内存淘汰策略来管理内存。

过期键的处理

Redis可以设置键的过期时间，当这个键过期后，没有从Redis中清除，而是存在过期字典中，依然占用内存。对于过期键，Redis提供三种策略进行清除：

1.定时删除：在设置键的过期时间的同时，创建一个定时器（timer），让定时器在键过期时间来临时，立即执行对键的删除操作。这种策略，会对CPU造成压力，当设置时间键比较多的时候，那么会创建很多的定时器，会增加CPU的开销。

2.惰性删除：放任键过期不管，但是每次取键时判断键是否过期，如果过期就删除该键，否则返回键。这种策略对CPU压力不大，但是对内存压力大。如果有大量的过期键，但是没有这些键的访问，那么这些键依然保持在内存中，造成内存的浪费。

3.定期删除：每隔一段时间，程序就对数据库进行一次检查，删除里面的过期键。至于要删除多少过期键，以及要检查多少个数据库，则由算法决定。

淘汰机制

#maxmemory <bytes> 最大内存配置
#maxmemory-policy noeviction 淘汰策略配置

Redis提供多种淘汰策略：

• volatile-lru 淘汰过期key中上一回使用距离现在最久的。
• allkeys-lru  同volatile-lru，但是针对所有的key。
• volatile-lfu 淘汰过期key中使用频率最低的key。
• allkeys-lfu 同上，但是针对所有key。
• volatile-random 随机淘汰策略，针对过期key
• allkeys-random 随机淘汰策略，针对所有key
• volatile-ttl 淘汰剩余有效期最短的key
• noeviction 不删除任意数据

默认的内存淘汰策略是noeviction，在Redis中LRU算法是一个近似算法。默认情况下，Redis随机挑选5个key，并且从中选取一个最近最久未使用的key进行淘汰，在配置文件中可以通过#maxmemory-samples的值来设置Redis需要检查key的个数，但是检查的越多，耗费的时间也就越久，但是越精准。

过期键删除策略和内存淘汰机制之间的关系：过期键删除策略强调的是对过期键的操作，如果键过期了，而内存还足够，不会使用内存淘汰机制，而这是也会使用过期键删除策略，删除过期键。内存淘汰机制强调的是对内存的管理，如果内存不够了，即使有的键没有过期，也要删除一部分，同时针对没有设置过期时间的键。

对比Memcached

1.Redis支持数据持久化，Memcached不支持，断电数据会消失。

2.Redis比Memcached支持更多的数据类型，Memcached所有值都是字符串。

所以优先选择Redis。

总结

本文介绍演示了Redis五种数据类型的操作，另外介绍了Redis RDB和AOF持久化策略，最后对比了Redis和Memcached。

参考

https://redis.io/

http://redisbook.com/preview/rdb/rdb_struct.html

https://juejin.im/post/5bd96bcaf265da396b72f855