一文入門Redis

_熱風發表於2020-12-14
Redis

一文入門Redis

目錄

一、Redis簡介

Redis:REmote DIctionary Server(遠端字典服務)。是一款使用C語言編寫的、開源的、基於記憶體的、高效能的、可持久化的非關係型Key-Value資料庫。

二、常用資料型別

1、String（字串）

string是redis最基本的資料型別，一個key對應一個value。string型別是二進位制安全的，可以包含任何資料，包括圖片、序列化的物件等，最大儲存512MB。

常用命令：

命令 描述 用法
SET 1、將value關聯到key；2、key已關聯則覆蓋；3、原本key帶有TTL（生存時間），那麼TTL被清楚 SET key value
GET 1、返回key所關聯的字串值；2、key不存在返回null； GET key
SETEX 1、將value關聯到key；2、設定key生存時間為seconds，單位為秒；3、如果key已關聯則覆蓋；4、原子操作，關聯與設定生存時間同時完成 SETEX key seconds value
SETNX 1、將value關聯到key，當且僅當key不存在；2、若key已存在，不做任何動作 SETNX key value

2、Hash（雜湊）

hash是一個string型別的field和value的對映表，key 還是key，但是value是多個鍵值對（key-value），比較適合儲存物件。

常用命令：

命令 描述 用法
HSET 1、將key中的field值設為value；2、filed已存在，被覆蓋 HSET key field value
HGET 1、返回key中給定域field中的值 HGET key field
HDEL 1、刪除key中的一個或多個指定域；2、不存在的域被忽略 HDEL key field
HEXISTS 1、檢視key中，給定域field是否存在，存在返回1，否，返回0 HEXISTS key field
HGETALL 1、返回key中所有的域和值 HGETALL key
HLEN 1、返回key中域的數量 HLNE key

3、List（列表）

list 列表，它是簡單的字串列表，按照插入順序排序，你可以新增一個元素到列表的頭部（左邊）或者尾部（右邊），它的底層實際上是個連結串列。有序、可以重複。

常用命令：

命令 描述 用法
LPUSH 1、將一個或多個值value按順序插入到key的表頭；2、key不存在，則建立並插入；3、key存在但不是list型別，返回錯誤； LPSUH key value
LPUSHX 1、將value插入到key的頭部，當且僅當key存在且為list型別；2、key不存在，什麼都不做; LPUSHX key value
LPOP 1、移除並返回key的頭元素; LPOP key
LRANGE 1、返回key中指定區間的元素；2、可使用負數下標，-1表示list最後一個元素；3、start大於list最大下標，返回空列表；4、stop大於list最大下標，stop=list最大下標; LRANG key start stop
LSET 1、將key下標為index的元素值設為value；2、index超出範圍或list為空，返回錯誤; LSET key index value
LINDEX 1、返回key中，下標為index的元素; LINDEX key index
LLEN 1、返回key的長度；2、key不存在，返回0； LLEN key
RPUSH 1、將一個或多個值value按順序插入到key的表尾； RPUSH key value
RPUSHX 1、將value插入到key的尾部，當且僅當key存在且為list型別； RPUSHX key value
RPOP 1、移除並返回key的尾元素; RPOP key

4、Set（集合）

set 是 string 型別的無序集合。無序、不可重複

常用命令：

命令 描述 用法
SADD 1、將一個或多個元素加入key中，已存在的元素將返回0；2、key不存在，則建立並新增；3、key不是集合型別時，返回錯誤 SADD key member
SCARD 1、返回key中對應的集合中的元素數量 SCARD key

5、Zset（有序集合）

Redis 有序集合和集合一樣也是 string 型別元素的集合,且不允許重複的成員。

不同的是每個元素都會關聯一個 double 型別的分數。redis 正是通過分數來為集合中的成員進行從小到大的排序。

有序集合的成員是唯一的,但分數(score)卻可以重複。

命令 描述 用法
ZADD 1、將一個或多個元素及其score值加入key中；2、如果已存在元素，則更新score值並重新插入； ZADD key score member
ZCARD 1、返回key中元素個數 ZCARD key
ZRANGE 1、返回key中指定區間類的成員，按score從小到大排序；2、相同score值按字典序排序；3、從大到小排序，使用ZREVRANGE命令；4、可通過WITHSCORES選項讓成員和它的score值一併返回 ZRANGE key start stop [WITHSCORES]
ZRANK 1、返回有序集中成員member的排名，按score從小到大排序；2、排名以0為底，score最小的排名0 ZRANK key member

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三、持久化

Redis 是一個記憶體資料庫將資料庫中的內容儲存在記憶體中，這與傳統的MySQL等關係型資料庫直接將內容儲存到硬碟中相比，記憶體資料庫的讀寫效率比傳統資料庫要快的多（記憶體的讀寫效率遠遠大於硬碟的讀寫效率），這也是Redis如此之快的原因。但是儲存在記憶體中也隨之帶來了一個缺點，一旦斷電或者當機，那麼記憶體資料庫中的資料將會全部丟失。

為了解決這個缺點，Redis提供了將記憶體資料持久化到硬碟，以及用持久化檔案來恢復資料庫資料的功能。Redis 支援兩種形式的持久化，分別是RDB(Redis DataBase)和AOF(Append Only File)。

1、持久化流程

  1. 客戶端向服務端傳送寫操作(資料在客戶端的記憶體中)。
  2. 資料庫服務端接收到寫請求的資料(資料在服務端的記憶體中)。
  3. 服務端呼叫write這個系統呼叫，將資料往磁碟上寫(資料在系統記憶體的緩衝區中)。
  4. 作業系統將緩衝區中的資料轉移到磁碟控制器上(資料在磁碟快取中)。
  5. 磁碟控制器將資料寫到磁碟的物理介質中(資料真正落到磁碟上)。

這5個過程是在理想條件下一個正常的儲存流程，但是在大多數情況下，我們的機器等等都會有各種各樣的故障，這裡劃分了兩種情況：

  1. Redis資料庫發生故障，只要在上面的第三步執行完畢，那麼就可以持久化儲存，剩下的兩步由作業系統替我們完成。
  2. 作業系統發生故障，必須上面5步都完成才可以。

2、RDB

RDB持久化是指在指定的時間間隔內將記憶體中的資料集快照寫入磁碟。即將記憶體中資料以快照的方式寫入到二進位制檔案中,預設的檔名為dump.rdb。

將備份檔案 (dump.rdb) 移動到 redis 安裝目錄並啟動服務即可回覆資料，redis就會自動載入檔案資料至記憶體了。Redis 伺服器在載入 RDB 檔案期間，會一直處於阻塞狀態，直到載入工作完成為止。

2.1、原理

把當前記憶體中的資料集快照寫入磁碟，也就是 Snapshot 快照（資料庫中所有鍵值對資料）。恢復時是將快照檔案直接讀到記憶體裡。也是Redis預設的持久化方式。

2.2、觸發方式

1、save

該命令會阻塞當前Redis伺服器，執行save命令期間，Redis不能處理其他命令，直到RDB過程完成為止。執行完成時候如果存在老的RDB檔案，就把新的替代掉舊的。我們的客戶端可能都是幾萬或者是幾十萬，這種方式顯然不可取。

“save m n”：表示m秒內資料集存在n次修改時，自動觸發bgsave。

redis.conf中預設配置：

save 900 1：表示900 秒內如果至少有 1 個 key 的值變化，則儲存
save 300 10：表示300 秒內如果至少有 10 個 key 的值變化，則儲存
save 60 10000：表示60 秒內如果至少有 10000 個 key 的值變化，則儲存
2、bgsave

執行該命令時，Redis會在後臺非同步進行快照操作，快照同時還可以響應客戶端請求。

具體操作是Redis程式執行fork操作建立子程式，RDB持久化過程由子程式負責，完成後自動結束。阻塞只發生在fork階段，一般時間很短。基本上 Redis 內部所有的RDB操作都是採用 bgsave 命令。

2.3、優缺點

  • 優點

    1.RDB是一個非常緊湊(compact)的檔案，它儲存了redis 在某個時間點上的資料集。這種檔案非常適合用於進行備份和災難恢復。

    2.生成RDB檔案的時候，redis主程式會fork()一個子程式來處理所有儲存工作，主程式不需要進行任何磁碟IO操作。

    3.RDB 在恢復大資料集時的速度比 AOF 的恢復速度要快。

  • 缺點

    1.RDB方式資料沒辦法做到實時持久化/秒級持久化。因為bgsave每次執行都要執行fork操作建立子程式，屬於重量級操作，如果不採用壓縮演算法(記憶體中的資料被克隆了一份，大致2倍的膨脹性需要考慮)，頻繁執行成本過高(影響效能)

    2.RDB檔案使用特定二進位制格式儲存，Redis版本演進過程中有多個格式的RDB版本，存在老版本Redis服務無法相容新版RDB格式的問題(版本不相容)

    3.在一定間隔時間做一次備份，所以如果redis意外down掉的話，就會丟失最後一次快照後的所有修改(資料有丟失)

3、AOF

全量備份總是耗時的，AOF是一種更加高效的方式，工作機制很簡單，redis會將每一個收到的寫命令都通過write函式追加到檔案中。通俗的理解就是日誌記錄。

3.1、原理

通過儲存Redis伺服器所執行的寫命令來記錄資料庫狀態。

比如對於如下命令

set str1 "123"
sadd str2 "1" "2" "3"
lpush str3 "1" "2" "3"

RDB 持久化方式就是將 str1,str2,str3 這三個鍵值對儲存到 RDB檔案中，而 AOF 持久化則是將執行的 set,sadd,lpush 三個命令儲存到 AOF 檔案中。

3.2、配置

在redis.conf中，

  • appendonly：預設值no，也就是說redis 預設使用的是rdb方式持久化，如果想要開啟 AOF 持久化方式，需要將 appendonly 修改為 yes。
  • appendfilename ：aof檔名，預設是"appendonly.aof"
  • appendfsync：aof持久化策略的配置：
    1. no表示不執行fsync，由作業系統保證資料同步到磁碟，速度最快，但是不太安全；
    2. always表示每次寫入都執行fsync，以保證資料同步到磁碟，效率很低；
    3. everysec表示每秒執行一次fsync，可能會導致丟失這1s資料。通常選擇 everysec ，兼顧安全性和效率。

3.2、優缺點

  • 優點

    1.AOF可以更好的保護資料不丟失，一般AOF會每隔1秒，通過一個後臺執行緒執行一次fsync操作，最多丟失1秒鐘的資料。

    2.AOF日誌檔案的命令通過非常可讀的方式進行記錄，這個特性非常適合做災難性的誤刪除的緊急恢復。例如，如果我們不小心錯用了 FLUSHALL 命令，在重寫還沒進行時，我們可以手工將最後的 FLUSHALL 命令去掉，然後再使用 AOF 來恢復資料。

  • 缺點

    1.對於具有相同資料的的 Redis，AOF 檔案通常會比 RDF 檔案體積更大。（當AOF檔案的大小超過所設定的閾值時，Redis就會啟動AOF檔案的內容壓縮，只保留可以恢復資料的最小指令集）

    2.RDB 使用快照的形式來持久化整個 Redis 資料，而 AOF 只是將每次執行的命令追加到 AOF 檔案中，因此從理論上說，RDB 比 AOF 方式更健壯。官方文件也指出，AOF 的確也存在一些 BUG，這些 BUG 在 RDB 沒有存在。

4、如何選擇持久化方式？

如果可以忍受一小段時間內資料的丟失，毫無疑問使用 RDB 是最好的，定時生成 RDB 快照（snapshot）非常便於進行資料庫備份， 並且 RDB 恢復資料集的速度也要比 AOF 恢復的速度要快，而且使用 RDB 還可以避免 AOF 一些隱藏的 bug；否則就使用 AOF 重寫。但是一般情況下建議不要單獨使用某一種持久化機制，而是應該兩種一起用，在這種情況下,當redis重啟的時候會優先載入AOF檔案來恢復原始的資料，因為在通常情況下AOF檔案儲存的資料集要比RDB檔案儲存的資料集要完整。Redis後期官方可能都有將兩種持久化方式整合為一種持久化模型。

如果有學到東西，請點贊給予鼓勵，謝謝。

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