分布式缓存Redis

What is Redis?

Redis是一个开源的，基于内存的数据结构存储服务器，被用作数据库、缓存、消息代理。它支持的数据结构类型有strings, hashes, lists, sets, sorted sets，bitmaps, hyperloglogs, geospatial, Stream。Redis有内置的复制，lua脚本，LRU（Least Recently Used最近最少使用）淘汰，事务，磁盘持久化，并提供高可用的Redis Sentinel哨兵和自动分区的Redis Cluster集群。

Redis环境搭建

官网：https://redis.io/

下载：http://download.redis.io/releases/redis-5.0.5.tar.gz 

解压：tar -zxvf redis-5.0.5.tar.gz -C /usr/local

编译：切换到解压后的目录： cd redis-5.0.5，执行命令：make （make命令是编译，Linux需要有gcc编译器，如果没有，安装请执行 yum install gcc -y ）

测试编译状态：make test  （可以跳过）

执行make 后，redis安装完成；

安装说明：

1. 测试编译状态需要安装tcl： yum install tcl -y

2. error: jemalloc/jemalloc.h: No such file or directory提示该错误是Redis在安装时需要有一个内存分配器allocator，如果指定了MALLOC这个环境变量，那么会用这个环境变量的去建立Redis。如果没有，那么就是用默认的分配器，Redis 2.4版本之后，默认使用jemalloc来做内存管理，因为jemalloc被证明解决fragmentation problems（内存碎片化问题）比libc更好。但是如果你的环境中没有jemalloc而只有libc，所以make会出错，你可以加这么一个参数即可。

解决办法：

make MALLOC=libc

Redis基本配置

redis-server	redis服务器
redis-cli	Redis命令行客户端
redis-benchmark	Redis性能测试工具
redis-check-aof	Aof文件修复工具
redis-sentinel	Sentinel服务器
redis-check-rdb	rdb文件修复工具
mkreleasehdr.sh	编译redis源码时需要用到的一个脚本
redis-trib.rb	官方提供的Redis Cluster的管理工具，因该工具是用ruby开发的，所以需要安装ruby环境。
配置文件	作用
redis.conf	Redis核心配置文件
sentinel.conf	Redis sentinel 哨兵配置文件

在使用Redis之前，建议将安装目录下redis-5.0.5/redis.conf配置文件修改三个配置项：

1、protected-mode no （改为不保护，否则远程访问不了）

2、bind 127.0.0.1 （注释掉，否则只能本机ip访问）

3、daemonize yes （改为yes表示后台启动redis）

启动：切换到 redis-5.0.5/src/ 目录执行命令 ./redis-server ../redis.conf

关闭： 切换到 redis-5.0.5/src/ 目录执行：./redis-cli shutdown 或者 kill pid 或者 kill -9 pid

说明：

Redis默认6379端口是手机键盘上的MERZ，MERZ是一名意大利歌女的名字；

考虑到redis有可能正在将内存的数据同步到硬盘中，强行终止redis进程可能会导致数据丢失，正确停止redis的方式应该是向Redis发送SHUTDOW命令，

当redis收到SHUTDOWN命令后，会先断开所有客户端连接，然后根据配置执行持久化，最终完成优雅退出

Redis的windows版本：https://github.com/microsoftarchive/redis/releases

Redis客户端

　　直接连接redis (默认ip127.0.0.1，端口6379)：./redis-cli 

　　指定IP和端口连接redis：./redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379

　　测试redis运行是否正常：ping

　　redis默认为16个库，redis默认自动使用0号库；

　　切换库命令：select db

　　查看当前数据库中key的数目：dbsize

　　删除所有库的数据：flushall

　　删除当前库的数据：flushdb

　　查看redis服务器的统计信息：info

　　获得redis的所有配置项：config get *

Redis图形界面客户端

Redis Desktop Manager

官网：https://redisdesktop.com/ 

注意：

远程连接redis需要修改redis安装目录下的redis.conf配置文件：1、bind ip 绑定ip注释掉；2、protected-mode yes 保护模式改为no；

国人开源AnotherRedisDesktopManager

github:https://github.com/qishibo/AnotherRedisDesktopManager

 Redis编程客户端

Jedis

　　Jedis源码：https://github.com/xetorthio/jedis

　　api文档：http://xetorthio.github.io/jedis/ 

　　Jedis是一个很小巧但功能很健全的redis的java客户端；其实就是一个jar包，放到项目中，利用该jar包连接和操作redis；

Lettuce　

　　Github：https://github.com/lettuce-io/lettuce-core 

　　官网：https://lettuce.io 

　　Lettuce是一个可伸缩线程安全的Redis客户端，多个线程可以共享同一个RedisConnection，它利用优秀netty NIO框架来高效地管理多个连接。

Redisson

　　Github: https://github.com/redisson/redisson 

　　官网：https://redisson.org

　　2014年1月发布的开源项目，底层也是采用netty进行通信，不支持string数据结构，促使使用者对Redis的关注分离，提供很多分布式相关操作服务，例如，分布式锁，分布式集合；

　　Redis支持50多种语言的编程客户端.

Redis数据类型

String类型

　　字符串类型是redis中最基本的数据类型，也是使用最多的一种数据类型，它能存储任何形式的字符串，包括二进制数据，byte字节等，也就是说string类型能存储任

何数据，你可以用它存储序列化后的用户对象，json化的对象，甚至图片，视频等，一个key下的string类型允许存储的最大数据容量是512M；

　　String类型可以用来存储任何类型的数据； SET,  GET；

　　String类型可以用来做计数器；  INCR, DECR, INCRBY，DECRBY

list类型

　　列表类型可以存储一个字符串列表，按照数据加入的顺序排序，它非常方便地在往列表左右两端添加元素（左边称为头部，右边称为尾部）。 LPUSH，RPUSH

一个list列表最大能存放2的32次方-1个元素(4294967295, 40多亿个元素)

列表类型内部使用双向链表实现，所以向列表两端添加元素的时间复杂度为O(1), 获取越接近两端的元素速度就越快。这意味着即使是一个有几千万个元素的列表，获取

头部或尾部的10条记录也是很快的，但是如果尝试访问一个非常大的列表的中间元素，则速度会很慢，因为这是一个时间复杂度O（n）操作。

　　使用场景：类似时间轴的应用，每个时间点发生的重大事件存入list形成时间轴；

LPUSH，LRANGE　记住最近的操作，往list列表头部放入元素，取头部的几个元素即为最近记录；

LPUSH，RPOP　　可以作为一个消息传递的顺序队列，从左边放入元素，从右边取出元素；LPUSH，RPOP

set类型

　　set类型是一个无顺序的字符串集合，集合中每个元素都是不同的，也就是不允许有重复数据，多次添加同一个元素，集合中只会有一个该元素一个set集合最大能存

放2的32次方-1个元素(4294967295, 40多亿个元素)

　　集合类型和列表类型的最大的区别是无序性/有序性和唯一性/可重复；　set类型在redis内部是使用的值为空的散列表(hash table)，所以添加或删除元素操作的时间复杂度都是O(1)；

　　使用场景：跟踪不同的事情，比如：每天的ip访问量；使用set做抽奖，把名单放入set，set不会重复，随机弹出元素；

zset类型(sorted set)

　　zset类型与set相似，也是一个无重复元素的集合，不同的是zset的每个元素会关联一个分数，这个分数用于对集合元素进行排序；zset中的元素是唯一的，但是每个元素的分数是可以重复的；

　　使用场景：实时的数据排行榜，每次数据的更新会更新分数；

hash类型

　　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。

过期时间设置

　　在Redis中提供了Expire命令设置一个键的过期时间，到期以后Redis会自动删除它，实际使用中也经常使用。

EXPIRE命令:EXPIRE key seconds --先设置好数据，然后再设置该key的过期时间；SETEX key seconds value  --在设置数据的同时，可以直接设置过期时间；

其中seconds 参数表示键的过期时间，单位为秒。EXPIRE 返回值为1表示设置成功，0表示设置失败或者key不存在;

keys *  --查看redis中当前数据库0号库所有的key

如果想知道一个key还有多久时间过期，可以使用TTL命令：TTL key

当键不存在时，TTL命令会返回-2　如果key没有设置过期时间，通过TTL命令会返回-1， -1表示永不过期；

如果想取消key的过期时间（使该key恢复成永久的），可以使用PERSIST命令，如果该命令执行成功，清除了过期时间，则返回1 ，否则返回0（key不存在或者本身就是永久的）

EXPIRE命令的seconds命令必须是整数，所以最小单位是1秒，如果想要更精确的设置key的过期时间可以使用PEXPIRE命令，当然实际过程中用秒的单位就够了。PEXPIRE命令的单位是毫秒。即PEXPIRE key 1000与EXPIREkey 1相等，对应的PTTL以毫秒单位获取键的剩余有效时间；

过期key自动删除（自动清理）的原理

　　Redis 中的key失效是如何实现的，即失效的key是如何删除的？实际上，Redis 删除失效key的方法主要有两种：

　　消极方法:在key被访问时如果发现它已经失效，那么就删除它；

　　积极方法:周期性地从设置了过期时间的key中选择一部分过期的key删除.对于那些从未被查询的key，即便它们已经过期，消极方式也无法清除，因此Redis会周期性

地随机测试一些key，已过期的key将会被删掉。

　　Redis每秒会进行10次操作，具体的流程：1. 随机测试 20 个带有过期信息的key；2. 删除其中已经过期的key；3. 如果超过25%的key被删除，则重复执行步骤1；

这是一个简单的概率算法（trivial probabilistic algorithm），基于假设我们随机抽取的key代表了全部的key空间。

Redis命令大全

　　redis英文版命令大全：https://redis.io/commands 

　　redis中文版命令大全：http://redisdoc.com/

Redis分布式锁

　　关于锁,我们并不陌生,比如Java有线程锁,比如:synchroniz/Lock等.锁的目的很简单,在多线程环境下,对共享资源的访问造成的线程安全问题,通过锁的机制实现资源

 访问互斥.

　　什么是分布式锁,为什么我们需要分布式锁?其实最根本的原因就是锁(互斥)的范围发生了变化,因为在分布式架构中,所有的服务都是集群部署,这些应用是隔离的,在多进程访问共享资源的同时,我们需要满足互斥性就需要一个所有进程都看得到的范围,而这个范围可以使用Redis本身或者Zookeeperh或者数据库等外部设施.

　　Redis里面提供了一些能够实现互斥特性的命令，比如SETNX （在key不存在的情况下为key设置值，key存在的话就不设置值），那么我们可以基于这些命令来去实现锁；

利用Redis实现分布式锁主要用到三个命令

　　1、SETNX 设置key及key的值，如果key存在就设置失败，key不存在就设置成功；2、EXPIRE 设置key的过期时间3、DEL 删除key