Redis入门

Redis是一个开源的，使用C语言编写的、支持网络交互的、可基于内存也可持久化的key-value数据库。

1.Redis的持久化

Redis提供了两种持久化的方式，分别是RDB（Redis DataBase）和AOF（Append Only File）。

RDB，简单说就是在不同的时间点，将Redis存储的数据生成快照并存储到磁盘等介质上。

AOF，则是换了一个角度来实现持久化，那就是将Redis执行过的所有写指令记录下来，在下次Redis重新启动时，只要把这些写指令从前到后再重复执行一遍，就可以实现数据恢复。

如果RDB和AOF同时使用，Redis重启的话，则会优先采用AOF方式来进行恢复，这是因为AOF方式的数据恢复完整度更高。

（1）RDB

Redis在进行数据持久化过程中，会先将数据写到一个临时文件中，待持久化过程都结束了，才会用这个临时文件替换上次久化好的文件。正是这种特性，让我们可以随时进行备份，因为快照文件总是完整可用的。对于RDB方式，Redis会单独创建一个子进程来进行持久化，而主进程是不会进行任何IO操作的，这样就确保了Redis极高的性能。

如果对于数据恢复的完整性不是非常敏感，RDB方式要比AOF更加高效，如果对数据的完整性非常敏感，当Redis故障时，仍然会有近5分钟的数据丢失。

（2）AOF

默认的AOF持久化策略是每秒钟fsync一次（fsync是指把缓存中的写指令记录到磁盘中），因为在这种情况下，Redis仍然可以保持很好的处理性能、即使Redis故障，也只会丢失最近1秒的数据。

如果在追加日志时，恰好遇到磁盘空间满、inode满或断电等情况导制日志写入不完整，也没有关系，Redis提供了redis-check-aof工具，可以用来进行日志修复。

Redis提供了AOF文件重写机制，即当AOF文件的大小超过所设定的阈值时，Redis就会启动AOF文件的内容压缩，只保留可以恢复数据的最小指令集。

在进行AOF重写时，仍然采用先写临时文件，全部完成后再替换的流程。如果直接执行bgrwriteaof命令，那么Redis会生成一个全新的AOF文件。

在重写即将开始之际，Redis会创建一个“重写子进程”，这个子进程会首先读取现有AOF文件，并将其包含的指令进行分析压缩并写到一个临时文件中。与此同时，主工作进程会将新接收到写指令一边累积到内存缓存区中，一边继续写入原有的AOF文件中，这样做是保证原有的AOF文件的可用性，避免在重写过程中出现意外。当“重写子进程“完成重写工作后，它会给父进程发一个信号，父进程收到信号后就会将内存中缓存的写指令追加到新AOF文件中。当追加结束后，Redis就会用新的AOF文件来代替旧的AOF文件，之后再有新的写指令，就都会追加新的AOF文件中了。

2. 主从

Redis支持主从同步，而且也支持一主多从以及多级比结构。在主从架构中，从服务器通常被设置为只读模式，这样可以避免从服务器的数据被误修改。但是从服务器仍然可以接受CONFIG等指令，如果必须将从服务器直接暴露到不安全的网络环境中，可以考虑给重要指令进行重命名，来避免被外人执行。

在主从架构中，可以考虑关闭服务器的数据持久化功能，只让从服务器进行持久化，这样可以提高主服务器的处理性能。

Redis的主从同步是异步进行的，这意味着主从同步不会影响主逻辑，也不会降低Redis的处理性能。从服务顺向主服务器发出SYNC指令，当主服务器接受到此命令后，就会调用BGSAVE指令来创建一个子进程专门进行数据持久化工作，也就是将主服务器的数据写入RDB文件中。在BGSAVE指令执行完成后，主服务器会将持久化好的RDB文件发送给从服务器，从服务器接到此文件后会将其存储到磁盘上，然后再读取到内存中。这个动作完成后，主服务器会将这段时间缓存的写指令再以Redis协议的格式发送给从服务器。

3.事务

（1）MULTI用来组装一个事务

（2）EXEC用来执行一个事务

（3）DISCARD用来取消一个事务

（4）WATCH用来监视一些key，一旦这些key在事务执行之前被改变，则取消事务的执行。支持同时监视多个key。

4.配置

Redis配置文件被分成几大块区域

（1）通用（general）

• daemonize配置项可以控制Redis的支行形式，默认情况下，Redis并不是以daemon形式来运行的。当以daemon形式运行时，Redis会生成一个pid文件，默认会生成在/var/run/redis.pid，也可以通过pidfile来指定文件生成的位置。
• 默认情况下，Redis会响应本机所有可用网卡的连接请求，可以通过bind配置项来指定要绑定的IP。
• Redis默认服务端口是6379，可以通过port配置项来修改，如果端口设置为0的话，Redis便不会监听端口了。
• Redis还支持unix socket方式来接收请求，可以通过unixsocket配置项来指定unix socket文件路径，并通过unixsocketperm来指定文件的权限。
• 当一个redis-client一直没有请求发向server端，那以server端有权主动关闭这个连接，可以通过timeout来设置空闲超时时限，0表示永不关闭。
• TCP连接策略，可以通过tcp-keepalive配置项来进行设置，单位为秒，如果设置为0，则不会进行保活检测。
• 通过loglevel配置项设置日志等级，共分四级，即debug verbose notice warning
• 通过logfile配置项来设置文件的生成位置。如果设置为空，则Redis会将日志输出到标准输出。在daemon情况下，日志会被写到/dev/null中。
• 如果希望日志打印到syslog中，通过syslog-enabled来控制。另外，syslog-ident还可以让你指定syslog里的日志标志。
• 通过databases可以设置数据库的总数量。数据库编号从0开始。

（2）快照（snapshotting）

• 如果用户开启了RDB，那么Redis持久化失败时，Redis会停止接受所有的写请求，也可以使用stop-writes-on-bgsave-error来关闭这个功能。
• 对于存储到磁盘的快照，可以设置是否进行压缩存储，如果是的知，Redis会采用LZF算法进行压缩。可以使用rdbcompression配置项来关闭这个功能。
• 在存储快照后，可以使用CRC64算法来进行数据检验，但是这样会增加性能消耗，可以使用rdbchecksum 配置项来关闭此功能。
• 可以通过dbfilename来设置快照文件的名称。
• 可以通过dir来设置快照文件存放在路径。

（3）复制（replication）

• 如果主Redis设置了验证密码的话（使用requirepass来设置），则在从Redis的配置中要使用masterauth来设置检验密码。
• 通过slave-read-only来设置从Redis是否只读。
• 只读的从Redis并不适合直接暴露给不可信的客户端，可以使用rename-command指令来将一些可能有破坏办的命令重命名。
• 从Redis会周期性的向主Redis发PING包，可以通过repl-ping-slave-period指令控制其周期。其超时设置可以通过repl-ping-slave-period设置，不过要确保这个时限比repl-ping-slave-period的值要大。
• 可以通过repl-disable-tcp-nodelay来设置 主从同步时是否禁用TCP_NODELAY，如果开启了TCP_NODEPLAY，那么主Redis会使用更少的TCP包和更少的带宽来向从Redis传输数据。但是这可能会增加一些同步的延迟，大概会达到40毫秒。
• 通过repl-backlog-size设置同步队列长度，队列长度（backlog）是主Redis的一个缓冲区，在与从Redis断开连接期间，主Redis会用这个缓冲区来缓存应该发给从Redis的数据。这样的话，当从Redis重新连接上之后，就不必重新全量同步数据。
• 如果主Redis等待了一段时间之后，还是无法连接上从Redis，那么缓冲队列中的数据将被清理掉，这个时间可以通过repl-backlog-ttl设置，如果设置为0，则表示永不清理。
• 在众多的从Redis中可以设置优先级，在主Redis不正常的情况下，优先级高的从Redis将会升级为主Redis，slave-priority，如果设置为0，这个从Redis永远也不会被选中。
• 假如主Redis发现有超过M个从Redis的连接延时超过N秒，那么主Redis就停止接受外来的写请求。如果min-slaves-to-write 3, min-slaves-max-lag 10，那么有3个从Redis的连接延迟超过10秒，那么主Redis就不再接爱外部的写请求。上述两个配置中有一个被置为0，则这特性将被关闭。

（4）安全（security）

• requirepass 可以设置密码验证。
• rename-command如果把命令改为空安符串，就是禁用掉CONFIG命令。

（5）限制（limits）

• maxclients，设置Redis同时可以与多少个客户端进行连接，当你无法设置进程文件句柄限制时，Redis会设置为当前的文件句柄限制值减去32，因为Redis会为自身处理逻辑留一些句柄。
• maxmemoery <bytes> ，设置Redis可以使用的内存理，一旦到达内存使用上限，Redis会尝试移除内部数据，移除规则可以通过maxmemory-policy来指定。
• maxmemory-policy ，可以是volatile-lru(LRU算法移除过期集合中的key)、allkey-lru（使用LRU算法移除key）、volatile-random（在过期集合中移除随机的key）、allkeys-random（移除随机的key）、volatile-ttl（移除那此TTL值最小的key）、noeviction（不进行移除，只是返回错误信息）

（6）追加模式（append only mode）

• appendfilename，设置aof文件的名称 。
• appendfsync，aof缓存的模式（no=让操作系统自行决定，always=每次写请求，everysec=每秒）
• no-appendsync-on-rewrite，如果后台持久化需要一个很大的IO操作，那么Redis可能会在fsync调用时卡住，使用这引配置项。
• auto-aof-rewrite-percentage和auto-aof-rewrite-min-size，用于Redis自动启动重写。

（7）LUA脚本（lua scripting）

• lua-time-limit（ms），设置lua脚本的最大运行时间，如果设置为0或负数，则不会有时间限制。

（8）慢日志（slow log）

慢日志是用于Redis记录那些超过指定查询时间的日志，执行的时间不包括和客户羰的IO操作和响应时间等，而只是Redis执行命令的时间。针对慢日志，可以设置两个参数，一个是执行时长，另一个是长度。slowlog-log-slower-than, slow-max-len。

（9）事件通知（event notification）

Redis支持”主配置文件中引入外部配置文件“

include /path/to/other.conf

5.Redis数据类型

1.String

这是简单的key-value类型，value其实不仅是String，也可以是数字。

应用场景：可以完全实现目前Memcached的功能，并且效率更高。

• 获取字符串长度。
• 往字符串append内容。
• 设置和获取字符串的某一段内容。
• 设置及获取字符串的某一位（bit）
• 批量设置一系列字会串的内容。

实现方式：String在Redis内部存储默认就是一个字符串，被redisObject所引用，当遇到incr、decr等操作进会转成数值进行计算，此时redisObject的encoding字段为int.

2.Hash

需要注意，Redis提供了hgetall可以直接取得全部的属性数据，但是如果内部Map的成员很多，那么涉及到遍历整个内部Map的操作，由于Redis单线程模型的缘故，这个遍历可能会比较耗时，而令其它客户端的请求完全不响应。

实现方式：Redis Hash对应的Value内部实现就是一个HashMap，实际这里会有两种不同实现，这个Hash的成员比少时Redis为节省内存会采用类似一维数组的方式秋紧凑存储，而不会采用真正的HashMap结构，对应的redisObject的encoding为zipmap，当成员数量增大时会自动转成真正的HashMap，此时encoding为ht。

3.List

应用场景：列表和队列。

Redis的list的实现为一个双向链表，即可以支持查找和遍历，更方便操作，不过带了部分额外的内存开销。

4.Set

应用场景：排重列表。

实现方式：set的内部实现是一个value永远为null的HashMap，实际就是通过计算hash方式来快速排重。

5.Sort Set

可以通过用户额外提供一个优先级（score）的参数来为成员排序。

实现方式：内部使用HashMap和跳表（SkipList）来保证数据的存储和有序，HashMap里放的是成员到score的映射，而跳表里存放的是所有成员，使用跳表的结构可以获得比较高的查找效率，并且在实现上比较简单。

6.Pub/Sub

就是发布和订阅，在Redis中，可以设定对某一个key值进行消息发布及消息订阅，当一个key值上进行消息发布后，所有订阅它的客户端都会收到相应的消息。

6.Redis实际应用场景

（1）显示最新的项目列表

LPUSH lastest.comments <ID>

LTRIM latest.comments 0 5000可以裁剪为指定的长度。

（2）删除和过滤

可以使用LREM来删除评论。

（3）排行榜相关

模式是这样的，每次获得新得分时，ZADD leaderboard <score> <username>

得到前100名高分用户：ZREVRANGE leaderboard 0 99

用户的全球排名：ZRANK leaderboard <username>

（4）计数

Redis是一个很好的计数器，有了原子递增，可以放心的加上各种计数，用GETSET重置，或者是让它们过期。