沉淀再出发：redis的安装和使用

沉淀再出发：redis的安装和使用

一、前言

  下面让我们看看Redis这个键值对内存数据库的使用方法和相关注意事项。

二、Redis的安装和使用

  2.1、Redis的定义

     REmote DIctionary Server(Redis) 是一个由Salvatore Sanfilippo写的key-value存储系统。Redis是一个开源的使用ANSI C语言编写、遵守BSD协议、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API。它通常被称为数据结构服务器，因为值（value）可以是字符串(String), 哈希(Map), 列表(list), 集合(sets) 和 有序集合(sorted sets)等类型。

  2.2、Redis的安装

  在windows中访问网址https://github.com/MicrosoftArchive/redis/releases，下载安装即可（可以安装msi的，可以安装zip的）。在安装的时候选择设置环境变量，如果是直接解压的可以自己设置，这样Redis就安装完毕了。

  我们测试一下（这里如果我们的目录不是切换到安装目录，后面的文件应该加上路径，并且可以省略后面的文件，系统默认会去寻找）：

redis-server.exe redis.windows.conf 

    打开服务器之后，我们在新打开一个cmd作为客户端，连接到服务器，并且测试，发现正常运行：

redis-cli.exe -h 127.0.0.1 -p 6379

   2.3、Redis 配置

  格式：CONFIG GET CONFIG_SETTING_NAME
  比如：CONFIG GET loglevel

  使用 * 号获取所有配置项：CONFIG GET *

127.0.0.1:6379> CONFIG GET *
  1) "dbfilename"
  2) "dump.rdb"
  3) "requirepass"
  4) ""
  5) "masterauth"
  6) ""
  7) "unixsocket"
  8) ""
  9) "logfile"
 10) ""
 11) "pidfile"
 12) ""
 13) "maxmemory"
 14) "0"
 15) "maxmemory-samples"
 16) "5"
 17) "timeout"
 18) "0"
 19) "auto-aof-rewrite-percentage"
 20) "100"
 21) "auto-aof-rewrite-min-size"
 22) "67108864"
 23) "hash-max-ziplist-entries"
 24) "512"
 25) "hash-max-ziplist-value"
 26) "64"
 27) "list-max-ziplist-size"
 28) "-2"
 29) "list-compress-depth"
 30) "0"
 31) "set-max-intset-entries"
 32) "512"
 33) "zset-max-ziplist-entries"
 34) "128"
 35) "zset-max-ziplist-value"
 36) "64"
 37) "hll-sparse-max-bytes"
 38) "3000"
 39) "lua-time-limit"
 40) "5000"
 41) "slowlog-log-slower-than"
 42) "10000"
 43) "latency-monitor-threshold"
 44) "0"
 45) "slowlog-max-len"
 46) "128"
 47) "port"
 48) "6379"
 49) "tcp-backlog"
 50) "511"
 51) "databases"
 52) "16"
 53) "repl-ping-slave-period"
 54) "10"
 55) "repl-timeout"
 56) "60"
 57) "repl-backlog-size"
 58) "1048576"
 59) "repl-backlog-ttl"
 60) "3600"
 61) "maxclients"
 62) "10000"
 63) "watchdog-period"
 64) "0"
 65) "slave-priority"
 66) "100"
 67) "min-slaves-to-write"
 68) "0"
 69) "min-slaves-max-lag"
 70) "10"
 71) "hz"
 72) "10"
 73) "cluster-node-timeout"
 74) "15000"
 75) "cluster-migration-barrier"
 76) "1"
 77) "cluster-slave-validity-factor"
 78) "10"
 79) "repl-diskless-sync-delay"
 80) "5"
 81) "tcp-keepalive"
 82) "0"
 83) "cluster-require-full-coverage"
 84) "yes"
 85) "no-appendfsync-on-rewrite"
 86) "no"
 87) "slave-serve-stale-data"
 88) "yes"
 89) "slave-read-only"
 90) "yes"
 91) "stop-writes-on-bgsave-error"
 92) "yes"
 93) "daemonize"
 94) "no"
 95) "rdbcompression"
 96) "yes"
 97) "rdbchecksum"
 98) "yes"
 99) "activerehashing"
100) "yes"
101) "protected-mode"
102) "yes"
103) "repl-disable-tcp-nodelay"
104) "no"
105) "repl-diskless-sync"
106) "no"
107) "aof-rewrite-incremental-fsync"
108) "yes"
109) "aof-load-truncated"
110) "yes"
111) "maxmemory-policy"
112) "noeviction"
113) "loglevel"
114) "notice"
115) "supervised"
116) "no"
117) "appendfsync"
118) "everysec"
119) "appendonly"
120) "no"
121) "dir"
122) "D:\software_setup\redis_setup"
123) "save"
124) "jd 900 jd 300 jd 60"
125) "client-output-buffer-limit"
126) "normal 0 0 0 slave 268435456 67108864 60 pubsub 33554432 8388608 60"
127) "unixsocketperm"
128) "0"
129) "slaveof"
130) ""
131) "notify-keyspace-events"
132) ""
133) "bind"
134) "127.0.0.1"

  编辑配置：CONFIG SET CONFIG_SETTING_NAME NEW_CONFIG_VALUE
  比如：CONFIG SET loglevel "notice"
          CONFIG GET loglevel

 

Linux 中 redis.conf（在windows中相当于 redis.windows.conf） 配置项说明如下：

1. Redis默认不是以守护进程的方式运行，可以通过该配置项修改，使用yes启用守护进程

    daemonize no

2. 当Redis以守护进程方式运行时，Redis默认会把pid写入/var/run/redis.pid文件，可以通过pidfile指定

    pidfile /var/run/redis.pid

3. 指定Redis监听端口，默认端口为6379，作者在自己的一篇博文中解释了为什么选用6379作为默认端口，因为6379在手机按键上MERZ对应的号码，而MERZ取自意大利歌女Alessia Merz的名字

    port 6379

4. 绑定的主机地址

    bind 127.0.0.1

5.当 客户端闲置多长时间后关闭连接，如果指定为0，表示关闭该功能

    timeout 300

6. 指定日志记录级别，Redis总共支持四个级别：debug、verbose、notice、warning，默认为verbose

    loglevel verbose

7. 日志记录方式，默认为标准输出，如果配置Redis为守护进程方式运行，而这里又配置为日志记录方式为标准输出，则日志将会发送给/dev/null

    logfile stdout

8. 设置数据库的数量，默认数据库为0，可以使用SELECT <dbid>命令在连接上指定数据库id

    databases 16

9. 指定在多长时间内，有多少次更新操作，就将数据同步到数据文件，可以多个条件配合

    save <seconds> <changes>

    Redis默认配置文件中提供了三个条件：

    save 900 1

    save 300 10

    save 60 10000

    分别表示900秒（15分钟）内有1个更改，300秒（5分钟）内有10个更改以及60秒内有10000个更改。

 

10. 指定存储至本地数据库时是否压缩数据，默认为yes，Redis采用LZF压缩，如果为了节省CPU时间，可以关闭该选项，但会导致数据库文件变的巨大

    rdbcompression yes

11. 指定本地数据库文件名，默认值为dump.rdb

    dbfilename dump.rdb

12. 指定本地数据库存放目录

    dir ./

13. 设置当本机为slav服务时，设置master服务的IP地址及端口，在Redis启动时，它会自动从master进行数据同步

    slaveof <masterip> <masterport>

14. 当master服务设置了密码保护时，slav服务连接master的密码

    masterauth <master-password>

15. 设置Redis连接密码，如果配置了连接密码，客户端在连接Redis时需要通过AUTH <password>命令提供密码，默认关闭

    requirepass foobared

16. 设置同一时间最大客户端连接数，默认无限制，Redis可以同时打开的客户端连接数为Redis进程可以打开的最大文件描述符数，如果设置 maxclients 0，表示不作限制。当客户端连接数到达限制时，Redis会关闭新的连接并向客户端返回max number of clients reached错误信息

    maxclients 128

17. 指定Redis最大内存限制，Redis在启动时会把数据加载到内存中，达到最大内存后，Redis会先尝试清除已到期或即将到期的Key，当此方法处理 后，仍然到达最大内存设置，将无法再进行写入操作，但仍然可以进行读取操作。Redis新的vm机制，会把Key存放内存，Value会存放在swap区

    maxmemory <bytes>

18. 指定是否在每次更新操作后进行日志记录，Redis在默认情况下是异步的把数据写入磁盘，如果不开启，可能会在断电时导致一段时间内的数据丢失。因为 redis本身同步数据文件是按上面save条件来同步的，所以有的数据会在一段时间内只存在于内存中。默认为no

    appendonly no

19. 指定更新日志文件名，默认为appendonly.aof

     appendfilename appendonly.aof

20. 指定更新日志条件，共有3个可选值：
    no：表示等操作系统进行数据缓存同步到磁盘（快）
    always：表示每次更新操作后手动调用fsync()将数据写到磁盘（慢，安全）
    everysec：表示每秒同步一次（折衷，默认值）

    appendfsync everysec

 

21. 指定是否启用虚拟内存机制，默认值为no，简单的介绍一下，VM机制将数据分页存放，由Redis将访问量较少的页即冷数据swap到磁盘上，访问多的页面由磁盘自动换出到内存中（在后面的文章我会仔细分析Redis的VM机制）

     vm-enabled no

22. 虚拟内存文件路径，默认值为/tmp/redis.swap，不可多个Redis实例共享

     vm-swap-file /tmp/redis.swap

23. 将所有大于vm-max-memory的数据存入虚拟内存,无论vm-max-memory设置多小,所有索引数据都是内存存储的(Redis的索引数据 就是keys),也就是说,当vm-max-memory设置为0的时候,其实是所有value都存在于磁盘。默认值为0

     vm-max-memory 0

24. Redis swap文件分成了很多的page，一个对象可以保存在多个page上面，但一个page上不能被多个对象共享，vm-page-size是要根据存储的 数据大小来设定的，作者建议如果存储很多小对象，page大小最好设置为32或者64bytes；如果存储很大大对象，则可以使用更大的page，如果不 确定，就使用默认值

     vm-page-size 32

25. 设置swap文件中的page数量，由于页表（一种表示页面空闲或使用的bitmap）是在放在内存中的，，在磁盘上每8个pages将消耗1byte的内存。

     vm-pages 134217728

26. 设置访问swap文件的线程数,最好不要超过机器的核数,如果设置为0,那么所有对swap文件的操作都是串行的，可能会造成比较长时间的延迟。默认值为4

     vm-max-threads 4

27. 设置在向客户端应答时，是否把较小的包合并为一个包发送，默认为开启

    glueoutputbuf yes

28. 指定在超过一定的数量或者最大的元素超过某一临界值时，采用一种特殊的哈希算法

    hash-max-zipmap-entries 64

    hash-max-zipmap-value 512

29. 指定是否激活重置哈希，默认为开启（后面在介绍Redis的哈希算法时具体介绍）

    activerehashing yes

30. 指定包含其它的配置文件，可以在同一主机上多个Redis实例之间使用同一份配置文件，而同时各个实例又拥有自己的特定配置文件

    include /path/to/local.conf

     2.4、Redis数据类型

       Redis支持五种数据类型：string（字符串），hash（哈希），list（列表），set（集合）及zset(sorted set：有序集合)。
    String（字符串）：string 是 redis 最基本的类型，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，string 类型的值最大能存储 512MB。

   Hash（哈希）：Redis hash 是一个键值(key=>value)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。每个 hash 可以存储 2^32 - 1 个键值对（40多亿）。

   List（列表）：Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）。列表最多可存储 2^32 - 1 元素 (4294967295, 每个列表可存储40多亿)。

   Set（集合）:Redis的Set是string类型的无序集合。集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是O(1)。
   sadd 命令:添加一个 string 元素到 key 对应的 set 集合中，成功返回1，如果元素已经在集合中返回 0，如果 key 对应的 set 不存在则返回错误。集合中最大的成员数为 2^32 - 1(4294967295, 每个集合可存储40多亿个成员)。

   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。
   zadd 命令:添加元素到集合，元素在集合中存在则更新对应score。

   使用场景：

    String(字符串) ：二进制安全，可以包含任何数据,比如jpg图片或者序列化的对象,一个键最大能存储512M 。
    Hash(字典) ：键值对集合,即编程语言中的Map类型，适合存储对象,并且可以像数据库中update一个属性一样只修改某一项属性值(Memcached中需要取出整个字符串反序列化成对象修改完再序列化存回去)     存储、读取、修改用户属性。
    List(列表) ：链表(双向链表)，增删快,提供了操作某一段元素的API 。适用于最新消息排行等功能(比如朋友圈的时间线) 和消息队列
    Set(集合) ：哈希表实现,元素不重复，适用于添加、删除,查找的复杂度都是O(1) ，为集合提供了求交集、并集、差集等操作，共同好友，利用唯一性,统计访问网站的所有独立ip，好友推荐时,根据tag求交集,大于某个阈值就可以推荐。
    Sorted Set(有序集合)：将Set中的元素增加一个权重参数score,元素按score有序排列，数据插入集合时,已经进行天然排序，适用于排行榜，带权重的消息队列。

    2.5、Redis HyperLogLog

    Redis 在 2.8.9 版本添加了 HyperLogLog 结构。Redis HyperLogLog 是用来做基数统计的算法，HyperLogLog 的优点是，在输入元素的数量或者体积非常非常大时，计算基数所需的空间总是固定 的、并且是很小的。在 Redis 里面，每个 HyperLogLog 键只需要花费 12 KB 内存，就可以计算接近 2^64 个不同元素的基 数。这和计算基数时，元素越多耗费内存就越多的集合形成鲜明对比。但是，因为 HyperLogLog 只会根据输入元素来计算基数，而不会储存输入元素本身，所以 HyperLogLog 不能像集合那样，返回输入的各个元素。比如数据集 {1, 3, 5, 7, 5, 7, 8}， 那么这个数据集的基数集为 {1, 3, 5 ,7, 8}, 基数(不重复元素)为5。 基数估计就是在误差可接受的范围内，快速计算基数。

    参考：https://blog.csdn.net/firenet1/article/details/77247649
    Redis HyperLogLog 命令：

下表列出了 redis HyperLogLog 的基本命令：
PFADD key element [element ...]                         添加指定元素到 HyperLogLog 中。
PFCOUNT key [key ...]                                   返回给定 HyperLogLog 的基数估算值。
PFMERGE destkey sourcekey [sourcekey ...]               将多个 HyperLogLog 合并为一个 HyperLogLog 

   2.6、Redis 发布订阅

    Redis 发布订阅(pub/sub)是一种消息通信模式：发送者(pub)发送消息，订阅者(sub)接收消息。Redis 客户端可以订阅任意数量的频道。当有新消息通过 PUBLISH 命令发送给某一频道时， 这个消息就会被发送给订阅它的客户端。

    Redis 发布订阅命令：

PSUBSCRIBE pattern [pattern ...]            订阅一个或多个符合给定模式的频道。
PUBSUB subcommand [argument [argument ...]] 查看订阅与发布系统状态。
PUBLISH channel message                     将信息发送到指定的频道。
PUNSUBSCRIBE [pattern [pattern ...]]        退订所有给定模式的频道。
SUBSCRIBE channel [channel ...]             订阅给定的一个或多个频道的信息。
UNSUBSCRIBE [channel [channel ...]]         指退订给定的频道。

    2.7、Redis 事务

    Redis 事务可以一次执行多个命令， 并且带有以下两个重要的保证：

    事务是一个单独的隔离操作：事务中的所有命令都会序列化、按顺序地执行。事务在执行的过程中，不会被其他客户端发送来的命令请求所打断。
    事务是一个原子操作：事务中的命令要么全部被执行，要么全部都不执行。

    一个事务从开始到执行会经历以下三个阶段：

    开始事务。
    命令入队。
    执行事务。

    Redis 事务命令：

DISCARD   取消事务，放弃执行事务块内的所有命令。
EXEC    执行所有事务块内的命令。
MULTI    标记一个事务块的开始。
UNWATCH  取消 WATCH 命令对所有 key 的监视。
WATCH key [key ...]    监视一个(或多个) key ，如果在事务执行之前这个(或这些) key 被其他命令所改动，那么事务将被打断。

   2.8、Redis 脚本

   Redis 脚本使用 Lua 解释器来执行脚本。 Reids 2.6 版本通过内嵌支持 Lua 环境。执行脚本的常用命令为 EVAL。
   Eval 命令的基本语法如下：

EVAL script numkeys key [key ...] arg [arg ...]

      Redis 脚本命令：

EVAL script numkeys key [key ...] arg [arg ...]    执行 Lua 脚本。
EVALSHA sha1 numkeys key [key ...] arg [arg ...]    执行 Lua 脚本。
SCRIPT EXISTS script [script ...]    查看指定的脚本是否已经被保存在缓存当中。
SCRIPT FLUSH    从脚本缓存中移除所有脚本。
SCRIPT KILL    杀死当前正在运行的 Lua 脚本。
SCRIPT LOAD script     将脚本 script 添加到脚本缓存中，但并不立即执行这个脚本。

   2.9、Redis 连接

    Redis 连接命令主要是用于连接 redis 服务。

AUTH password    　验证密码是否正确
ECHO message    　 打印字符串
PING    　　　　　　查看服务是否运行
QUIT    　　　　　　关闭当前连接
SELECT index    　 切换到指定的数据库

   2.10、Redis 服务器

     Redis 服务器命令主要是用于管理 redis 服务。

BGREWRITEAOF    异步执行一个 AOF（AppendOnly File） 文件重写操作
BGSAVE    在后台异步保存当前数据库的数据到磁盘
CLIENT KILL [ip:port] [ID client-id]    关闭客户端连接
CLIENT LIST    获取连接到服务器的客户端连接列表
CLIENT GETNAME    获取连接的名称
CLIENT PAUSE timeout    在指定时间内终止运行来自客户端的命令
CLIENT SETNAME connection-name    设置当前连接的名称
CLUSTER SLOTS    获取集群节点的映射数组
COMMAND    获取 Redis 命令详情数组
COMMAND     COUNT获取 Redis 命令总数
COMMAND     GETKEYS获取给定命令的所有键
TIME    返回当前服务器时间
COMMAND INFO command-name [command-name ...]    获取指定 Redis 命令描述的数组
CONFIG GET parameter    获取指定配置参数的值
CONFIG REWRITE    对启动 Redis 服务器时所指定的 redis.conf 配置文件进行改写
CONFIG SET parameter value    修改 redis 配置参数，无需重启
CONFIG RESETSTAT    重置 INFO 命令中的某些统计数据
DBSIZE    返回当前数据库的 key 的数量
DEBUG OBJECT key    获取 key 的调试信息
DEBUG SEGFAULT    让 Redis 服务崩溃
FLUSHALL    删除所有数据库的所有key
FLUSHDB        删除当前数据库的所有key
INFO [section]    获取 Redis 服务器的各种信息和统计数值
LASTSAVE    返回最近一次 Redis 成功将数据保存到磁盘上的时间，以 UNIX 时间戳格式表示
MONITOR    实时打印出 Redis 服务器接收到的命令，调试用
ROLE    返回主从实例所属的角色
SAVE    异步保存数据到硬盘
SHUTDOWN [NOSAVE] [SAVE]    异步保存数据到硬盘，并关闭服务器
SLAVEOF host port        将当前服务器转变为指定服务器的从属服务器(slave server)
SLOWLOG subcommand [argument]    管理 redis 的慢日志
SYNC     用于复制功能(replication)的内部命令

C:Userszyr>redis-cli.exe -h 127.0.0.1 -p 6379
127.0.0.1:6379> info
NOAUTH Authentication required.
127.0.0.1:6379> auth zyrpass
OK
127.0.0.1:6379> info
# Server
redis_version:3.2.100
redis_git_sha1:00000000
redis_git_dirty:0
redis_build_id:dd26f1f93c5130ee
redis_mode:standalone
os:Windows
arch_bits:64
multiplexing_api:WinSock_IOCP
process_id:3608
run_id:80dc6f70db6f5c4c610575d0cae0da805adef13b
tcp_port:6379
uptime_in_seconds:340417
uptime_in_days:3
hz:10
lru_clock:12865801
executable:D:software_setup
edis_setup"D:software_setup
edis_setup
edis-server.exe"
config_file:D:software_setup
edis_setup
edis.windows-service.conf

# Clients
connected_clients:1
client_longest_output_list:0
client_biggest_input_buf:0
blocked_clients:0

# Memory
used_memory:691528
used_memory_human:675.32K
used_memory_rss:653624
used_memory_rss_human:638.30K
used_memory_peak:774160
used_memory_peak_human:756.02K
total_system_memory:0
total_system_memory_human:0B
used_memory_lua:37888
used_memory_lua_human:37.00K
maxmemory:0
maxmemory_human:0B
maxmemory_policy:noeviction
mem_fragmentation_ratio:0.95
mem_allocator:jemalloc-3.6.0

# Persistence
loading:0
rdb_changes_since_last_save:1
rdb_bgsave_in_progress:0
rdb_last_save_time:1539591934
rdb_last_bgsave_status:ok
rdb_last_bgsave_time_sec:0
rdb_current_bgsave_time_sec:-1
aof_enabled:0
aof_rewrite_in_progress:0
aof_rewrite_scheduled:0
aof_last_rewrite_time_sec:-1
aof_current_rewrite_time_sec:-1
aof_last_bgrewrite_status:ok
aof_last_write_status:ok

# Stats
total_connections_received:4
total_commands_processed:13
instantaneous_ops_per_sec:0
total_net_input_bytes:445
total_net_output_bytes:17804268
instantaneous_input_kbps:0.00
instantaneous_output_kbps:0.00
rejected_connections:0
sync_full:0
sync_partial_ok:0
sync_partial_err:0
expired_keys:0
evicted_keys:0
keyspace_hits:2
keyspace_misses:0
pubsub_channels:0
pubsub_patterns:0
latest_fork_usec:48978
migrate_cached_sockets:0

# Replication
role:master
connected_slaves:0
master_repl_offset:0
repl_backlog_active:0
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:0
repl_backlog_histlen:0

# CPU
used_cpu_sys:1.14
used_cpu_user:2.13
used_cpu_sys_children:0.00
used_cpu_user_children:0.00

# Cluster
cluster_enabled:0

# Keyspace
db0:keys=5,expires=0,avg_ttl=0
127.0.0.1:6379>

三、redis高级功能

  3.1、Redis 数据备份与恢复  

    备份数据：Redis SAVE 命令用于创建当前数据库的备份。该命令将在 redis 安装目录中创建dump.rdb文件。Bgsave：创建 redis 备份文件也可以使用命令 BGSAVE，该命令在后台执行。
    恢复数据：如果需要恢复数据，只需将备份文件 (dump.rdb) 移动到 redis 安装目录并启动服务即可。获取 redis 目录可以使用 CONFIG 命令。

    3.2、Redis 性能测试

    Redis 性能测试是通过同时执行多个命令实现的。

redis-benchmark [option] [option value]

以下实例同时执行 10000 个请求来检测性能：
redis-benchmark -n 100000
以下实例我们使用了多个参数来测试 redis 性能：
redis-benchmark -h 127.0.0.1 -p 6379 -t set,lpush -n 100000 -q

四、总结

  通过对redis的学习，我们首先了解了其中的基本数据结构，其次我们明白了发布订阅模型的应用，并且对于redis的基本的命令有了相应的了解。

   参考资料：https://code.ziqiangxuetang.com/redis/redis-tutorial.html