最全Redis基础知识

NoSQL概述

什么是NoSQL

NoSQL不仅仅是SQL，它是Not Only SQL 的缩写，也是众多非关系型数据库的统称NoSQL和关系型数据库一样，也是用来存储数据的仓库。

为什么需要NoSQL？

随着互联网的高速发展，数据量、访问量呈爆发式式增长。比如12306中国铁路票务系统。
一年售出车票有30多亿张；
网上售票比例超过了80%；
互联网高峰日售出车票达到了1282多万张；
高峰时每秒售票超出1000张；
网站高峰日访问量超过了1600亿次……
12306售票系统
已成为全球最大的票务交易系统
中国人民彻夜排队买票已成为历史

这么多的数据都是需要存储的，然而传统的关系型数据库面对这些海量数据的存储，以及实现高访问量、高并发读/写，就会显的力不从心，尤其是当面对超大规模、高并发、高吞吐量的大型动态网站的时候，就会暴露出很多难以克服的问题，影响用户体验。为了满足对海量数据的高速存储需求，实现高并发、高吞吐量，NoSQL应运而生。NoSQL的出现可以解决传统关系型数据库所不能解决的问题。

NoSQL特点

1. 容易扩展，方便使用，数据之间没有关系。
2. 数据模型非常灵活，无需提前为要存储的数据建立字段类型，随时可以存储自定义的数据格式。
3. 适合大数据量、高性能的存储。
4. 具有高并发读/写、高可用性。

Redis概述

Redis由来

2008年，意大利的一家创业公司Merzia推出了一款基于MySQL的网站实时统计系统LLOOGG，没多久该公司的创始人Sanfilippo对MySQL的性能感到失望，于是他决定亲自为LLOOGG量身定做一个数据库，并于2009年开发完成，这个数据库就是Redis。

什么是Redis

Redis（全称：Remote Dictionary Server 远程字典服务）是一个开源的、使用C语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的Key-Value数据库，并提供多种语言的API。
Redis能读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s 。

Redis为什么快

1. 完全基于内存，绝大部分请求是纯粹的内存操作，非常快速。
2. 数据结构简单，对数据操作也简单，Redis中的数据结构是专门进行设计的；
3. 采用单线程，避免了不必要的上下文切换和竞争条件，也不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗 CPU，不用去考虑各种锁的问题，不存在加锁释放锁操作，没有因为可能出现死锁而导致的性能消耗；
4. 使用多路I/O复用模型，非阻塞IO；

Redis的安装和使用

Windows下安装

下载地址：https://github.com/MSOpenTech/redis/releases。
Redis 支持 32 位和 64 位。这个需要根据你系统平台的实际情况选择，这里我们下载 Redis-x64-xxx.zip解压后，将文件夹重新命名为 redis。

打开文件夹，内容如下：

双击redis-server.exe，启动服务端，输入之后，会显示如下界面：

这时候启动一个 cmd 窗口，原来的不要关闭，不然就无法访问服务端了。
切换到 redis 目录下运行:

redis-cli.exe -h 127.0.0.1 -p 6379

Linux 下安装

下载地址：http://redis.io/download，下载最新稳定版本。
本教程使用的最新文档版本为 2.8.17，下载并安装：

$ wget http://download.redis.io/releases/redis-2.8.17.tar.gz
$ tar xzf redis-2.8.17.tar.gz
$ cd redis-2.8.17
$ make

make完后 redis-2.8.17目录下会出现编译后的redis服务程序redis-server,还有用于测试的客户端程序redis-cli,两个程序位于安装目录 src 目录下：
下面启动redis服务.

$ cd src
$ ./redis-server

注意这种方式启动redis 使用的是默认配置。也可以通过启动参数告诉redis使用指定配置文件使用下面命令启动。

$ cd src
$ ./redis-server ../redis.conf

redis.conf 是一个默认的配置文件。我们可以根据需要使用自己的配置文件。
启动redis服务进程后，就可以使用测试客户端程序redis-cli和redis服务交互了。 比如：

$ cd src
$ ./redis-cli
redis> set foo bar
OK
redis> get foo
"bar"

Ubuntu 下安装

在 Ubuntu 系统安装 Redis 可以使用以下命令:

$sudo apt-get update
$sudo apt-get install redis-server

启动 Redis

$ redis-server

查看 redis 是否启动？

$ redis-cli

以上命令将打开以下终端：

redis 127.0.0.1:6379>

127.0.0.1 是本机 IP ，6379 是 redis 服务端口。现在我们输入 PING 命令。

redis 127.0.0.1:6379> ping
PONG

以上说明我们已经成功安装了redis。

Redis的数据结构

Redis 字符串(String)

概述

字符串类型是Redis中最为基础的数据存储类型。在Redis中字符串类型的Value最多可以容纳的数据长度是512M。

常用命令

• 赋值
  
• 取值
  
• 删除

del key:删除指定的key

• 数值增减
  

Redis 哈希(Hash)

概述

Hash类型可以看出具有String key 和String value 的map容器。所以该类型非常适合于存储值为对象的信息。如username、password和age等。每一个hash可以存储4294967295个键值对

常用命令

• 赋值
  
• 取值
  
  
• 删除
  
• 其他
  
  

Redis 列表(List)

概述

List类型是按照插入顺序排序的双向链表。从元素插入和删除的效率视角来看，如果我们在链表的两头插入或删除元素，这将会是非常高效的操作，即使链表中已经存储了大量的数据，该操作也可以在常量时间内完成。

常用命令

• 两端添加
  
• 查看列表
  
• 两端弹出
  
  
• 获取列表中元素的个数
  

Redis 集合(Set)

概述

Set类型为没有排序的字符集合。Set集合中不允许出现重复的元素。Set类型在功能上还存在一个非常重要的特性，即集合的聚合操作效率极高。

常用命令

• 添加/删除元素
  
  
• 获得集合中的元素
  
• 集合的差集运算 A-B
  
• 集合的交集运算 A∩B
  
• 集合中的并集运算 A∪B
  

Redis 有序集合(sorted set)

概述

有序集合和Set类型即为相似，都不允许重复的成员出现在一个Set中。它们之间的主要差别是有序集合中的每一个成员都会有一个score与之关联，通过score来为集合中的成员进行从小到大的排序。

常用命令

• 添加元素
  
• 获得元素
  
  
• 删除元素
  
• 范围查询
  
  

Redis特性

多数据库

一个Redis实例最多可提供16个数据库，下标从0到15，客户端默认连接第0号。

消息订阅与发布

1. subscribe channel：订阅频道。例如subscribe mychat，订阅mychat这个频道
2. psubscribe channel：批量订阅频道。例如psubscribe s，订阅以s开头的频道。
3. publish channel content：在指定的频道中发布消息，如punlish mychat ‘today is a newday’

Redis事务

Redis作为NoSQL数据库也提供了事务机制。
特点：

1. 在事务中的所有命令都将会被串行化的顺序执行，事务执行期间，Redis不会再为其他客户端请求提供任何服务，从而保证了事务中的所有命令被原子的执行。
2. 和关系型数据库中的事务相比，在Redis事务中如果有某一条命令执行失败，其后的命令仍然被继续执行。

Redis持久化

Redis的高性能是由于其将所有的数据都存储在了内存中，为了使Redis在重启之后仍能保证不丢失，需要将数据从内存中同步到硬盘中，这一过程就是持久化。
Redis支持两种方式的持久化，一种是RDB方式，一种是AOF方式。可以单独使用，也可以结合使用。

1. RDB持久化（默认）
   在指定的时间间隔内将内存中的数据集快照写入磁盘。
2. AOF持久化
   以日志的形式记录服务器所处理的每一个写操作，在Redis服务器启动之初会读取该文件来重新构建数据库，以保证启动后数据库中的数据是完整的。

Key值过期

Redis的应用场景

1. 缓存（最多使用）
2. 聊天室的在线好友列表 发布/订阅
3. 任务队列（秒杀、抢购） 消息队列、（先进先出、后进先出） （List）
4. 应用排行榜（有序集合）
5. 网站访问统计（Set）
6. 数据过期处理（可以精确到毫秒）
7. 分布式集群框架中的session分离。