Redis 簡介
Redis 是完全開源免費的，遵守 BSD 協議，是一個高效能的 key - value 資料庫
Redis 與 其他 key - value 快取產品有以下三個特點：
- Redis 支援資料持久化，可以將記憶體中的資料儲存在磁碟中，重啟的時候可以再次載入進行使用。
- Redis 不僅僅支援簡單的 key - value 型別的資料，同時還提供 list，set，zset，hash 等資料結構的儲存
- Redis 支援資料的備份，即 master - slave 模式的資料備份
Redis 優勢
- 效能極高 – Redis 讀的速度是 110000 次 /s, 寫的速度是 81000 次 /s 。
- 豐富的資料型別 - Redis 支援二進位制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 資料型別操作。
- 原子性 - Redis 的所有操作都是原子性的，意思就是要麼成功執行要麼失敗完全不執行。單個操作是原子性的。多個操作也支援事務，即原子性，通過 MULTI 和 EXEC 指令包起來。
- 其他特性 - Redis 還支援 publish/subscribe 通知，key 過期等特性。
Redis 資料型別
Redis 支援 5 中資料型別：string（字串），hash（雜湊），list（列表），set（集合），zset（sorted set：有序集合）。
string
string 是 redis 最基本的資料型別。一個 key 對應一個 value。
string 是二進位制安全的。也就是說 redis 的 string 可以包含任何資料。比如 jpg 圖片或者序列化的物件。
string 型別是 redis 最基本的資料型別，string 型別的值最大能儲存 512 MB。
理解：string 就像是 java 中的 map 一樣，一個 key 對應一個 value
127.0.0.1:6379> set hello world
OK
127.0.0.1:6379> get hello
"world"hash
Redis hash 是一個鍵值對（key - value）集合。
Redis hash 是一個 string 型別的 key 和 value 的對映表，hash 特別適合用於儲存物件。
理解：可以將 hash 看成一個 key - value 的集合。也可以將其想成一個 hash 對應著多個 string。
與 string 區別：string 是 一個 key - value 鍵值對，而 hash 是多個 key - value 鍵值對。
// hash-key 可以看成是一個鍵值對集合的名字,在這裡分別為其新增了 sub-key1 : value1、
sub-key2 : value2、sub-key3 : value3 這三個鍵值對
127.0.0.1:6379> hset hash-key sub-key1 value1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hset hash-key sub-key2 value2
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hset hash-key sub-key3 value3
(integer) 1
// 獲取 hash-key 這個 hash 裡面的所有鍵值對
127.0.0.1:6379> hgetall hash-key
1) "sub-key1"
2) "value1"
3) "sub-key2"
4) "value2"
5) "sub-key3"
6) "value3"
// 刪除 hash-key 這個 hash 裡面的 sub-key2 鍵值對
127.0.0.1:6379> hdel hash-key sub-key2
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hget hash-key sub-key2
(nil)
127.0.0.1:6379> hget hash-key sub-key1
"value1"
127.0.0.1:6379> hgetall hash-key
1) "sub-key1"
2) "value1"
3) "sub-key3"
4) "value3"list
Redis 列表是簡單的字串列表，按照插入順序排序。我們可以網列表的左邊或者右邊新增元素。
127.0.0.1:6379> rpush list-key v1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> rpush list-key v2
(integer) 2
127.0.0.1:6379> rpush list-key v1
(integer) 3
127.0.0.1:6379> lrange list-key 0 -1
1) "v1"
2) "v2"
3) "v1"
127.0.0.1:6379> lindex list-key 1
"v2"
127.0.0.1:6379> lpop list
(nil)
127.0.0.1:6379> lpop list-key
"v1"
127.0.0.1:6379> lrange list-key 0 -1
1) "v2"
2) "v1"我們可以看出 list 就是一個簡單的字串集合，和 Java 中的 list 相差不大，區別就是這裡的 list 存放的是字串。list 內的元素是可重複的。
set
redis 的 set 是字串型別的無序集合。集合是通過雜湊表實現的，因此新增、刪除、查詢的複雜度都是 O（1）。
127.0.0.1:6379> sadd k1 v1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd k1 v2
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd k1 v3
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd k1 v1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> smembers k1
1) "v3"
2) "v2"
3) "v1"
127.0.0.1:6379>
127.0.0.1:6379> sismember k1 k4
(integer) 0
127.0.0.1:6379> sismember k1 v1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> srem k1 v2
(integer) 1
127.0.0.1:6379> srem k1 v2
(integer) 0
127.0.0.1:6379> smembers k1
1) "v3"
2) "v1"redis 的 set 與 java 中的 set 還是有點區別的。redis 的 set 是一個 key 對應著 多個字串型別的 value，也是一個字串型別的集合，但是和 redis 的 list 不同的是 set 中的字串集合元素不能重複，但是 list 可以。
Zset
redis zset 和 set 一樣都是 字串型別元素的集合，並且集合內的元素不能重複。
不同的是 zset 每個元素都會關聯一個 double 型別的分數。redis 通過分數來為集合中的成員進行從小到大的排序。
zset 的元素是唯一的，但是分數（score）卻可以重複。
127.0.0.1:6379> zadd zset-key 728 member1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd zset-key 982 member0
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd zset-key 982 member0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> zrange zset-key 0 -1 withscores
1) "member1"
2) "728"
3) "member0"
4) "982"
127.0.0.1:6379> zrangebyscore zset-key 0 800 withscores
1) "member1"
2) "728"
127.0.0.1:6379> zrem zset-key member1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrem zset-key member1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> zrange zset-key 0 -1 withscores
1) "member0"
2) "982"zset 是按照 分輸的大小來排序的。
小總結
| 型別 | 簡介 | 特性 | 場景 |
|---|---|---|---|
| string（字串） | 二進位制安全 | 可以包含任何資料，比如 jpg 圖片或者序列化的物件，一個鍵最大能儲存 521M | --- |
| Hash（雜湊） | 鍵值對集合，即程式語言中的 Map 型別 | 適合儲存物件，並且可以像資料庫中 update 一樣只修改某一項屬性值 | 儲存、讀取、修改使用者屬性 |
| List（列表） | 雙向連結串列 | 增刪快，提供了操作某一段元素的 API | 1、最新訊息排行等功能（朋友圈的時間線）2、訊息佇列 |
| Set（集合） | 雜湊表實現，元素不能重複 | 新增刪除查詢的複雜度都是 O(1);為集合提供了求交集、並集、差集等操作 | 共同好友；利用唯一性，統計訪問網站的所有獨立 ip；好友推薦時，根據 tag 求交集，大於某個閾值就可以推薦 |
| Zset（有序集合） | 將 Set 中的元素增加一個權重引數 score，元素按 score 有序排列 | 資料插入集合時，已經進行天然排序 | 排行榜；帶權重的訊息佇列 |
基本命令
自行查閱
釋出訂閱
一般不用 Redis 做訊息釋出訂閱。
簡介
Redis 釋出訂閱 (pub/sub) 是一種訊息通訊模式：傳送者 (pub) 傳送訊息，訂閱者 (sub) 接收訊息。
Redis 客戶端可以訂閱任意數量的頻道。
下圖展示了頻道 channel1 ， 以及訂閱這個頻道的三個客戶端 —— client2 、 client5 和 client1 之間的關係：
當有新訊息通過 PUBLISH 命令傳送給頻道 channel1 時， 這個訊息就會被髮送給訂閱它的三個客戶端：
例項
以下例項演示了釋出訂閱是如何工作的。在我們例項中我們建立了訂閱頻道名為 redisChat:
127.0.0.1:6379> SUBsCRIBE redisChat
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"
2) "redisChat"現在，我們先重新開啟個 redis 客戶端，然後在同一個頻道 redisChat 釋出兩次訊息，訂閱者就能接收到訊息。
127.0.0.1:6379> PUBLISH redisChat "send message"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> PUBLISH redisChat "hello world"
(integer) 1
# 訂閱者的客戶端顯示如下
1) "message"
2) "redisChat"
3) "send message"
1) "message"
2) "redisChat"
3) "hello world"釋出訂閱常用命令
自行查閱
事務
redis 事務一次可以執行多條命令，伺服器在執行命令期間，不會去執行其他客戶端的命令請求。
事務中的多條命令被一次性傳送給伺服器，而不是一條一條地傳送，這種方式被稱為流水線，它可以減少客戶端與伺服器之間的網路通訊次數從而提升效能。
Redis 最簡單的事務實現方式是使用 MULTI 和 EXEC 命令將事務操作包圍起來。
- 批量操作在傳送 EXEC 命令前被放入佇列快取。
- 收到 EXEC 命令後進入事務執行，事務中任意命令執行失敗，其餘命令依然被執行。也就是說 Redis 事務不保證原子性。
- 在事務執行過程中，其他客戶端提交的命令請求不會插入到事務執行命令序列中。
一個事務從開始到執行會經歷以下三個階段：
- 開始事務。
- 命令入隊。
- 執行事務。
例項
以下是一個事務的例子， 它先以 MULTI 開始一個事務， 然後將多個命令入隊到事務中， 最後由 EXEC 命令觸發事務， 一併執行事務中的所有命令：
redis 127.0.0.1:6379> MULTI
OK
redis 127.0.0.1:6379> SET book-name "Mastering C++ in 21 days"
QUEUED
redis 127.0.0.1:6379> GET book-name
QUEUED
redis 127.0.0.1:6379> SADD tag "C++" "Programming" "Mastering Series"
QUEUED
redis 127.0.0.1:6379> SMEMBERS tag
QUEUED
redis 127.0.0.1:6379> EXEC
1) OK
2) "Mastering C++ in 21 days"
3) (integer) 3
4) 1) "Mastering Series"
2) "C++"
3) "Programming"單個 Redis 命令的執行是原子性的，但 Redis 沒有在事務上增加任何維持原子性的機制，所以 Redis 事務的執行並不是原子性的。
事務可以理解為一個打包的批量執行指令碼，但批量指令並非原子化的操作，中間某條指令的失敗不會導致前面已做指令的回滾，也不會造成後續的指令不做。
這是官網上的說明 From redis docs on transactions:
It's important to note that even when a command fails, all the other commands in the queue are processed – Redis will not stop the processing of commands.
比如：
redis 127.0.0.1:7000> multi
OK
redis 127.0.0.1:7000> set a aaa
QUEUED
redis 127.0.0.1:7000> set b bbb
QUEUED
redis 127.0.0.1:7000> set c ccc
QUEUED
redis 127.0.0.1:7000> exec
1) OK
2) OK
3) OK如果在 set b bbb 處失敗，set a 已成功不會回滾，set c 還會繼續執行。
Redis 事務命令
下表列出了 redis 事務的相關命令：
| 序號 | 命令及描述 |
|---|---|
| 1 | DISCARD 取消事務，放棄執行事務塊內的所有命令。 |
| 2 | EXEC 執行所有事務塊內的命令。 |
| 3 | MULTI 標記一個事務塊的開始。 |
| 4 | UNWATCH 取消 WATCH 命令對所有 key 的監視。 |
| 5 | WATCH key [key ...] 監視一個 (或多個) key ，如果在事務執行之前這個 (或這些) key 被其他命令所改動，那麼事務將被打斷。 |
持久化
Redis 是記憶體型資料庫，為了保證資料在斷電後不會丟失，需要將記憶體中的資料持久化到硬碟上。
RDB 持久化
將某個時間點的所有資料都存放到硬碟上。
可以將快照複製到其他伺服器從而建立具有相同資料的伺服器副本。
如果系統發生故障，將會丟失最後一次建立快照之後的資料。
如果資料量大，儲存快照的時間會很長。
AOF 持久化
將寫命令新增到 AOF 檔案（append only file）末尾。
使用 AOF 持久化需要設定同步選項，從而確保寫命令同步到磁碟檔案上的時機。這是因為對檔案進行寫入並不會馬上將內容同步到磁碟上，而是先儲存到緩衝區，然後由作業系統決定什麼時候同步到磁碟。
| 選項 | 同步頻率 |
|---|---|
| always | 每個寫命令都同步 |
| eyerysec | 每秒同步一次 |
| no | 讓作業系統來決定何時同步 |
- always 選項會嚴重減低伺服器的效能
- everysec 選項比較合適，可以保證系統崩潰時只會丟失一秒左右的資料，並且 Redis 每秒執行一次同步對伺服器幾乎沒有任何影響。
- no 選項並不能給伺服器效能帶來多大的提升，而且會增加系統崩潰時資料丟失的數量。
隨著伺服器寫請求的增多，AOF 檔案會越來越大。Redis 提供了一種將 AOF 重寫的特性，能夠去除 AOF 檔案中的冗餘寫命令。
複製
通過使用 slaveof host port 命令來讓一個伺服器成為另一個伺服器的從伺服器。
一個從伺服器只能有一個主伺服器，並且不支援主主複製。
連線過程
- 主伺服器建立快照檔案，即 RDB 檔案，傳送給從伺服器，並在傳送期間使用緩衝區記錄執行的寫命令。快照檔案傳送完畢之後，開始像從伺服器傳送儲存在緩衝區的寫命令。
- 從伺服器丟棄所有舊資料，載入主伺服器發來的快照檔案，之後從伺服器開始接受主伺服器發來的寫命令。
- 主伺服器每執行一次寫命令，就向從伺服器傳送相同的寫命令。
主從鏈
隨著負載不斷上升，主伺服器無法很快的更新所有從伺服器，或者重新連線和重新同步從伺服器將導致系統超載。為了解決這個問題，可以建立一箇中間層來分擔主伺服器的複製工作。中間層的伺服器是最上層伺服器的從伺服器，又是最下層伺服器的主伺服器。
哨兵
Sentinel（哨兵）可以監聽叢集中的伺服器，並在主伺服器進入下線狀態時，自動從從伺服器中選舉處新的主伺服器。
分片
分片是將資料劃分為多個部分的方法，可以將資料儲存到多臺機器裡面，這種方法在解決某些問題時可以獲得線性級別的效能提升。
假設有 4 個 Redis 例項 R0, R1, R2, R3, 還有很多表示使用者的鍵 user:1, user:2, ... , 有不同的方式來選擇一個指定的鍵儲存在哪個例項中。
- 最簡單的是範圍分片，例如使用者 id 從 0 ~ 1000 的儲存到例項 R0 中，使用者 id 從 1001 ~ 2000 的儲存到例項 R1中，等等。但是這樣需要維護一張對映範圍表，維護操作代價高。
- 還有一種是雜湊分片。使用 CRC32 雜湊函式將鍵轉換為一個數字，再對例項數量求模就能知道儲存的例項。
根據執行分片的位置，可以分為三種分片方式：
- 客戶端分片：客戶端使用一致性雜湊等演算法決定應當分佈到哪個節點。
- 代理分片：將客戶端的請求傳送到代理上，由代理轉發到正確的節點上。
- 伺服器分片：Redis Cluster。