Redis基础

1.简介

Redis (远程字典服务器)是一 个开源的、使用C语言编写的NoSQL数据库。
Redis基于内存运行并支持持久化，采用 key-value (键值对)的存储形式，是目前分布式架构中不可或缺的一环。

Redis服务器程序是 单进程模型，也就是在一台服务器上可以同时启动多个Redis进程，Redis的实际处理速度则是完全依靠于主进程的执行效率。若在服务器上只运行一个Redis进程，当多个客户端同时访问时，服务器的处理能力是会有一定程度的下降;若在同一台服务器上开启多个Redis进程，Redis在提高并发处理能力的同时会给服务器的CPU造成很大压力。

在实际生产环境中，需要根据实际的需求来决定开启多少个Redis进程。若对高并发要求更高一 些，可能会考虑在同一台服务器上开启多个进程。若CPU资源比较紧张，采用单进程即可。

• 默认端口：6379

1.1 优点

• 具有极高的数据读写速度: 数据读取的速度最高可达到110000 次/s，数据写入速度最高可达到81000次/s。
• 支持丰富的数据类型: 支持key-value（数据结构）、 Strings（默认）、 Lists、Hashes、Sets（无序集合） 及Sorted Sets（有序集合）等数据类型操作。
• 支持数据的持久化 可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用。
• 原子性 Redis所有操作都是原子性的。
• 支持数据备份 即master-salve 模式的数据备份。

1.2 应用场景

Redis作为基于内存运行的数据库，是一个高性能的缓存，一般应用在session缓存、队列、排行榜、计数器、最近最热文章、最近最热评论、发布订阅等
Redis适用于数据实时性要求高、数据存储有过期和淘汰特征的、不需要持久化或者只需要保证弱一-致性、逻辑简单的场景。

1.3 速度快的原因

• 基于内存运行 避免了磁盘I/o等耗时操作。
• 单线程 减少了锁竞争，以及频繁创建线程和销毁线程的代价，减少了线程上下文切换的消耗。 在Redis6.0中新增加的多线程也只是针对处理网络请求过程采用了多线性，而数据的读写命令，仍然是单线程处理的。

• I/O多路复用 大大提升了并发效率。

• Redis 安装

2.1 安装步骤

1.关闭防火墙

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

2 . 安装gcc gcc-c++ 编译器

yum install -y gcc gcc-c++ make

3 . 下载redis-5.0.7.tar.gz 压缩包到/opt目录中然后解压（5.0.7可以替换为你想要的版本）

cd /opt/
wget http://download.redis.io/releases/redis-5.0.7.tar.gz
tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz
#进入目录然后直接make
cd /opt/redis-5.0.7/
make
make PREFIX=/usr/local/redis install
#由于Redis源码包中直接提供了Makefile 文件，所以在解压完软件包后，
不用先执行./configure 进行配置，可直接执行make与make install命令进行安装

4 . 执行install_server.sh脚本

#执行软件包提供的 install_server.sh 脚本文件设置Redis服务所需要的相关配置文件
cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
.......          #一直回车.

Please select the redis executable path [/usr/local/bin/redis-server] /usr/local/redis/bin/ redis-server
#需要手动修改为 /usr/local/redis/bin/redis-server

Selected config:
Port               : 6379                               #默认侦听端口为6379
Config file        : /etc/redis/6379.conf               #配置文件路径
Log file           : /var/log/redis_6379.log            #日志文件路径
Data dir           : /var/lib/ redis/6379               #数据文件路径
Executable         : /usr/local/redis/bin/redis-server  #可执行文件路径
Cli Executable     : /usr/local/redis/bin/redis-cli     #客户端命令工具

5.优化路径，检查端口是否打开

#把redis的可执行程序文件放入路径环境变量的目录中便于系统识别
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/

#当install_server.sh 脚本运行完毕，Redis 服务就已经启动，默认侦听端口为6379
netstat -natp | grep redis

#Redis服务控制
/etc/init.d/redis_6379 stop       #停止
/etc/init.d/redis_6379 start      #启动
/etc/init.d/redis_6379 restart    #重启
/etc/init.d/redis_6379 status     #状态

6 . 修改配置文件并重启

#修改配置 /etc/redis/6379.conf 参数（只需添加监听地址，其他已经默认开启了）
vim /etc/redis/6379.conf
bind 127.0.0.1 192.168.80.25              #70行，添加监听的主机地址
port 6379                                 #93行，Redis默认的监听端口
daemonize yes                             #137行，启用守护进程
pidfile /var/run/redis_6379.pid           #159行，指定PID文件
loglevel notice                           #167行，日志级别
logfile /var/log/redis_6379.log           #172行，指定日志文

/etc/init.d/redis_6379 restart    #重启

2.2 操作截图

1.关闭防火墙

2.安装编译器

3.下载配置源码


5.优化路径

6.修改配置文件

3.Redis命令工具

redis-server:    用于启动Redis 的工具
redis-benchmark: 用于检测Redis在本机的运行效率
redis-check-aof: 修复AOF持久化文件
redis-check-rdb: 修复RDB 持久化文件
redis-cli:       Redis 命令行工具

rdb 和 aof 是redis服务中持久化功能的两种形式！

3.1 redis-cli命令行工具（远程登录）

语法: redis-cli -h host -p port -a password
选项：
    -h :指定远程主机
    -p :指定Redis 服务的端口号
    -a :指定密码，未设置数据库密码可以省略-a选项
若不添加任何选项表示，则使用127.0.0.1:6379 连接本机上的 Redis 数据库，

redis-cli -h 192.168.80.20 -p 6379

3.2 redis-benchmark 测试工具

redis-benchmark 是官方自带的 Redis 性能测试工具，可以有效的测试 Redis 服务的性能。
基本的测试语法: redis-benchmark [选项] [选项值]
-h :指定服务器主机名。
-p :指定服务器端口。
-s :指定服务器socket（套接字）
-c :指定并发连接数。
-n :指定请求数。
-d :以字节的形式指定 SET/GET 值的数据大小。
-k : 1=keep alive  0=reconnect
-r : SET/GET/INCR 使用随机key, SADD使用随机值。
-P :通过管道传输请求。
-q :强制退出redis。 仅显示query/sec 值。
--csv :以CSV格式输出。
-l :生成循环，永久执行测试。
-t :仅运行以逗号分隔的测试命令列表。
-I : Idle模式。仅打开 N 个idle连接并等待。

示例1：向IP地址为192.168.80.20、 端口为6379 的Redis 服务器发送200个并发连接与200000 个请求测试性能。

 redis-benchmark -h 192.168.80.20 -p 6379 -c 200 -n 200000

示例2：测试存取大小为256字节的数据包的性能。

redis-benchmark -h 192.168.80.20 -p 6379 -q -d 256

示例3：测试本机上Redis 服务在进行set与lpush操作时的性能。

redis-benchmark -t set,lpush -n 100000 -q

4.Redis常用命令

可以在Redis官网中查看所有命令

Commands | Redis

4.1 SELECT （选择库）

Redis支持多数据库，Redis 默认情况下包含16个数据库，数据库名称是用数字0-15 来依次命名的。 多数据库相互独立，互不干扰。

#多数据库间切换
命令格式: select 序号
使用 redis-cli 连接Redis数据库后，默认使用的是序号为 0 的数据库。
127.0.0.1:6379> select 10        #切换至序号为10的数据库

127.0.0.1:6379[10]> select 15    #切换至序号为15的数据库

127.0.0.1:6379[15]> select 0     #切换至序号为0的数据库

4.2 Redis 键(key)

Redis键命令的基础命令如下：

redis 127.0.0.1:6379> COMMAND KEY_NAME

Redis keys 命令

下表给出了与 Redis 键相关的基本命令：

序号 命令及描述 1
DEL key

该命令用于在 key 存在时删除 key。 2
DUMP key

序列化给定 key ，并返回被序列化的值。 3
EXISTS key

检查给定 key 是否存在。 4
EXPIRE key

seconds 为给定 key 设置过期时间，以秒计。 5
EXPIREAT key timestamp

EXPIREAT 的作用和 EXPIRE 类似，都用于为 key 设置过期时间。 不同在于 EXPIREAT 命令接受的时间参数是 UNIX 时间戳(unix timestamp)。 6
PEXPIRE key milliseconds

设置 key 的过期时间以毫秒计。 7
PEXPIREAT key milliseconds-timestamp

设置 key 过期时间的时间戳(unix timestamp) 以毫秒计 8
KEYS pattern

查找所有符合给定模式( pattern)的 key 。 9
MOVE key db

将当前数据库的 key 移动到给定的数据库 db 当中。 10
PERSIST key

移除 key 的过期时间，key 将持久保持。 11
PTTL key

以毫秒为单位返回 key 的剩余的过期时间。 12
TTL key

以秒为单位，返回给定 key 的剩余生存时间(TTL, time to live)。 13
RANDOMKEY

从当前数据库中随机返回一个 key 。 14
RENAME key newkey

修改 key 的名称 15
RENAMENX key newkey

仅当 newkey 不存在时，将 key 改名为 newkey 。 16 SCAN cursor
[MATCH pattern] [COUNT count]

迭代数据库中的数据库键。 17
TYPE key

返回 key 所储存的值的类型。

Redis 键(key) | 菜鸟教程 (runoob.com)

5.Redis 持久化

REDIS 持久化

持久化是最简单的高可用方法(有时甚至不被归为高可用的手段)，主要作用是数据备份，即将数据存储在硬盘，保证数据不会因进程退出而丢失。

持久化的功能:Redis是内存数据库，数据都是存储在内存中，为了避免服务器断电等原因导致Redis进程异常退出后数据的永久丢失，需要定期将Redis中的数据以某种形式(数据或命令)从内存保存到硬盘;当下次Redis重启时，利用持久化文件实现数据恢复。除此之外，为了进行灾难备份，可以将持久化文件拷贝到一个远程位置。

Redis 提供了不同级别的持久化方式:

• RDB持久化方式能够在指定的时间间隔能对数据 进行快照存储.

• AOF持久化方式记录每次对服务器 写的操作,当服务器重启的时候会重新执行这些命令来恢复原始的数据,AOF命令以redis协议追加保存每次写的操作到文件末尾.Redis还能对AOF文件进行后台重写,使得AOF文件的体积不至于过大.

• 如果你只希望你的数据在服务器运行的时候存在,你也可以不使用任何持久化方式.

• 你也可以同时开启两种持久化方式, 在这种情况下, 当redis重启的时候会优先载入AOF文件来恢复原始的数据,因为在通常情况下 AOF文件保存的数据集要比RDB文件保存的数据集要完整.

5.1 RDB持久化

触发方式

（1）手动触发

• save命令和bgsave命令都可以生成RDB文件。
• save命令会阻塞Redis服务器进程，直到RDB文件创建完毕为止，在Redis服务器阻塞期间，服务器不能处理任何命令请求。
• 而bgsave命令会创建一个子进程，由子进程来负责创建RDB文件，父进程(即Redis主进程)则继续处理请求。
• bgsave命令执行过程中，只有fork:子进程时会阻塞服务器，而对于save命令，整个过程都会阻塞服务器，因此save已基 本被废弃， *线上环境要杜绝save

（2）自动触发

在自动触发RDB持久化时，Redis 也会 选择bgsave而不是save来进行持久化。

自动触发流程：

1. Redis父进程首先判断:当前是否在执行save或bgsave/bgrewriteaof的子进程，如果在执行则bgsave命令直接返回。
   bgsave/bgrewriteaof的 子进程不能同时执行，主要是基于性能方面的考虑:两个并发的子进程同时执行大量的磁盘写操作，可能引起严重的性能问题。
2. 父进程执行fork操作创建子进程，这个过程中父进程是阻塞的，Redis不能执行来自客户端的任何命令
3. 父进程fork后，bgsave 命令返回”Background saving started” 信息并不再阻塞父进程，并可以响应其他命令
4. 子进程创建RDB文件，根据父进程内存快照生成临时快照文件，完成后对原有文件进行原子替换
5. 子进程发送信号给父进程表示完成，父进程更新统计信息

流程图：

（3）其他自动触发机制

除了 save m n 以外，还有一些其他情况会触发bgsave:

• 在主从复制场景下，如果从节点执行全量复制操作，则主节点会执行bgsave命令，并将rdb文件发送给从节点。
• 执行shutdown命令时，自动执行rdb持久化。

启动时加载

RDB文件的载入工作是在 服务器启动时自动执行的，并没有专门的命令。但是由于 A0F的优先级更高，因此当AOF开启时，Redis会优先载入AOF文件来恢复数据;只有当A0F关闭时，才会在Redis服务器启动时检测RDB文件，并自动载入。 服务器载入RDB文件期间处于阻塞状态，直到载入完成为止。

Redis载入RDB文件时，会对RDB文件进行校验，如果文件损坏，则日志中会打印错误，Redis启动失败。

5.2 AOF 持久化

原理是将Reids 的操作日志以追加的方式写入文件，类似于MySQL的binlog。

RDB持久化是将进程数据写入文件，而AOF持久化，则是将Redis执行的每次写、删除命令记录到甲独的日志文件中，查询操作不会记录;

当Redis重启时再次执行AOF文件中的命令来恢复数据。

与RDB相比， AOF的实时性更好，因此已成为主流的持久化方案。

5.2.1 执行流程

●命令追加(append):将Redis的写命令追加到缓冲区aof_buf;

●文件写入(write)和文件同步(sync):根据不同的同步策略将aof_buf中的内容同步到硬盘;

●文件重写(rewrite): 定期重写AOF文件， 达到压缩的目的。

(1)命令追加(append)

Redis先将写命令追加到缓冲区，而不是直接写入文件，主要是为了避免每次有写命令都直接写入硬盘，导致硬盘I0成为Redis负载的瓶颈。

命令追加的格式是Redis命令请求的协议格式，它是一种纯文本格式，具有兼容性好、可读性强、容易处理、操作简单避免二次开销等优点。在AOF文件中，除了用于指定数据库的select命令(如select 0为选中0号数据库)是由Redis添加的，其他都是客户端发送来的写命令。

(2) 文件写入(write)和文件同步(sync)

Redis提供了多种AOF缓存区的同步文件策略，策略涉及到操作系统的write函数和fsync函数，说明如下:

为了提高文件写入效率，在现代操作系统中，当用户调用write函数将数据写入文件时，操作系统通常会将数据暂存到一个内存缓冲区里，当缓冲区被填满或超过了指定时限后，才真正将缓冲区的数据写入到硬盘里。

这样的操作虽然提高了效率，但也带来了安全问题:如果计算机停机,内存缓冲区中的数据会丢失;因此系统同时提供了fsync、fdatasync等同步 函数，可以强制操作系统立刻将缓冲区中的数据写入到硬盘里，从而确保数据的安全性。

AOF缓存区的同步文件策略存在三种同步方式，它们分别是：

1. appendfsync always： 命令写入aof_ buf后立即调用系统fsync操作同步到AOF文件，fsync完成后线程返回。这种情况下，每次有写命令都要同步到AOF文件， 硬盘I0成为性能瓶颈。 Redis只 能支持大约几百TPS写入，严重降低了Redis的性能;即便是使用固态硬盘(SSD)，每秒大约也只能处理几万个命令，而且会大大降低ssD的寿命。
2. appendfsync ：
   命令写入aof_buf后 调用系统write操作，不对AOF文件做fsync同步;同步由操作系统负责，通常同步周期为30秒。这种情况下， 文件同步的时间不可控，且缓冲区中堆积的数据会很多，数 据安全性无法保证。
3. appendfsync everysec:
   命令写入aof_buf后调用系统write操作，write 完成后线程返回; fsync同步 文件操作由专门的线程每秒调用一次。everysec是 前述两种策略的折中， 是性能和数据安全性的平衡，因此是Redis的默认配置，也是我们推荐的配置。

(3) 文件重写(rewrite)

文件重写是指定期重写AOF文件，减小AOF文件的体积。需要注意的是，AOF重写是把Redis进程内的数据转化为写命令，同步到新的AOF文件;不会对旧的AOF文件进行任何读取、写入操作!

关于文件重写需要注意的另一点是:对于AOF持久化来说，文件重写虽然是强烈推荐的，但并不是必须的;即使没有文件重写，数据也可以被持久化并在Redis启动的时候导入:因此在一些现实中， 会关闭自动的文件重写，然后通过定时任务在每天的某一一时刻定时执行。

文件重写触发方式：

手动触发：

直接调用bgrewriteaof命令，该命令的执行与bgsave有些类似:都是fork 子进程进行具体的工作，且都只有在fork时阻塞。

自动触发：

通过设置auto-aof-rewrite-min-size选项和auto-aof- rewrite-percentage选项来自动执行BGREWRITEAOF。

只有当auto-aof-rewrite-min-size和auto-aof – rewrite-percentage两个选项同时满足时，才会自动触发AOF重写，即bgrewriteaof操作。

vim /etc/redis/ 6379. conf

appendonly yes

aof-load-truncated yes

/etc/init.d/redis_6379 restart              #重启redis

5.3 RDB 与AOF优缺点对比

5.3.1 RDB

RDB的优点

• RDB是一个非常紧凑的文件,它保存了某个时间点得数据集,非常适用于数据集的备份,比如你可以在每个小时报保存一下过去24小时内的数据,同时每天保存过去30天的数据,这样即使出了问题你也可以根据需求恢复到不同版本的数据集.

• RDB是一个紧凑的单一文件,很方便传送到另一个远端数据中心或者亚马逊的S3（可能加密），非常适用于灾难恢复.

• RDB在保存RDB文件时父进程唯一需要做的就是fork出一个子进程,接下来的工作全部由子进程来做，父进程不需要再做其他IO操作，所以RDB持久化方式可以最大化redis的性能.

• 与AOF相比,在恢复大的数据集的时候，RDB方式会更快一些.

RDB的缺点

• 如果你希望在redis意外停止工作（例如电源中断）的情况下丢失的数据最少的话，那么RDB不适合你.虽然你可以配置不同的save时间点(例如每隔5分钟并且对数据集有100个写的操作),是Redis要完整的保存整个数据集是一个比较繁重的工作,你通常会每隔5分钟或者更久做一次完整的保存,万一在Redis意外宕机,你可能会丢失几分钟的数据.

• RDB 需要经常fork子进程来保存数据集到硬盘上,当数据集比较大的时候,fork的过程是非常耗时的,可能会导致Redis在一些毫秒级内不能响应客户端的请求.如果数据集巨大并且CPU性能不是很好的情况下,这种情况会持续1秒,AOF也需要fork,但是你可以调节重写日志文件的频率来提高数据集的耐久度.

5.3.2 AOF

AOF 优点

• 使用AOF 会让你的Redis更加耐久: 你可以使用不同的fsync策略：无fsync,每秒fsync,每次写的时候fsync.使用默认的每秒fsync策略,Redis的性能依然很好(fsync是由后台线程进行处理的,主线程会尽力处理客户端请求),一旦出现故障，你最多丢失1秒的数据.

• AOF文件是一个只进行追加的日志文件,所以不需要写入seek,即使由于某些原因(磁盘空间已满，写的过程中宕机等等)未执行完整的写入命令,你也也可使用redis-check-aof工具修复这些问题.

• Redis 可以在 AOF 文件体积变得过大时，自动地在后台对 AOF 进行重写： 重写后的新 AOF 文件包含了恢复当前数据集所需的最小命令集合。 整个重写操作是绝对安全的，因为 Redis 在创建新 AOF 文件的过程中，会继续将命令追加到现有的 AOF 文件里面，即使重写过程中发生停机，现有的 AOF 文件也不会丢失。 而一旦新 AOF 文件创建完毕，Redis 就会从旧 AOF 文件切换到新 AOF 文件，并开始对新 AOF 文件进行追加操作。

• AOF 文件有序地保存了对数据库执行的所有写入操作， 这些写入操作以 Redis 协议的格式保存， 因此 AOF 文件的内容非常容易被人读懂， 对文件进行分析（parse）也很轻松。 导出（export） AOF 文件也非常简单： 举个例子， 如果你不小心执行了 FLUSHALL 命令， 但只要 AOF 文件未被重写， 那么只要停止服务器， 移除 AOF 文件末尾的 FLUSHALL 命令， 并重启 Redis ， 就可以将数据集恢复到 FLUSHALL 执行之前的状态。

AOF 缺点

• 对于相同的数据集来说，AOF 文件的体积通常要大于 RDB 文件的体积。
• 根据所使用的 fsync 策略，AOF 的速度可能会慢于 RDB 。 在一般情况下， 每秒 fsync 的性能依然非常高， 而关闭 fsync 可以让 AOF 的速度和 RDB 一样快， 即使在高负荷之下也是如此。 不过在处理巨大的写入载入时，RDB 可以提供更有保证的最大延迟时间（latency）。

5.3.3 如何选择使用哪种持久化方式？

一般来说， 如果想达到足以媲美 PostgreSQL 的数据安全性， 你应该同时使用两种持久化功能。

如果你非常关心你的数据， 但仍然可以承受数分钟以内的数据丢失， 那么你可以只使用 RDB 持久化。

有很多用户都只使用 AOF 持久化， 但我们并不推荐这种方式： 因为定时生成 RDB 快照（snapshot）非常便于进行数据库备份， 并且 RDB 恢复数据集的速度也要比 AOF 恢复的速度要快， 除此之外， 使用 RDB 还可以避免之前提到的 AOF 程序的 bug 。

REDIS persistence

6.Redis性能管理

1 . 查看Redis内存使用

192.168.9.236: 7001> info memory
2 . 内存碎片率

操作系统分配的内存值used_ memory_ rss除以Redis使用的内存值used_ memory计算得出内存碎片是由操作系统低效的分配/回收物理内存导致的 (不连续的物理内存分配)

3 . 跟踪内存碎片率

跟踪内存碎片率对理解Redis实例的资源性能是非常重要的:

内存碎片率稍大于1是合理的，这个值表示内存碎片率比较低
内存碎片率超过1.5，说明Redis消耗了实际需要物理内存的150号， 其中50号是内存碎片率。需要在redis-cli工具.上输入shutdown save命令，并重启Redis 服务器。
内存碎片率低于1的，说明Redis内存分配超出了物理内存，操作系统正在进行内存交换。需要增加可用物理内存或减少Redis内存占用。
4 . 内存使用率

redis实例的内存使用率超过可用最大内存，操作系统将开始进行内存与swap空间交换。

避免内存交换发生的方法：
● 针对缓存数据大小选择安装Redis 实例
● 尽可能的使用Hash数据结构存储
● 设置key的过期时间

5 . 内回收key

保证合理分配redis有限的内存资源。

当达到设置的最大阀值时，需选择一种key的回收策略，默认情况下回收策略是禁止删除。
配置文件中修改maxmemory- policy属性值：

vim /etc/redis/6379.conf

--598--
maxmemory-policy noenviction
●volatile-lru       :使用LRU算法从已设置过期时间的数据集合中淘汰数据
●volatile-ttl       :从已设置过期时间的数据集合中挑选即将过期的数据淘汰
●volatile-random    :从已设置过期时间的数据集合中随机挑选数据淘汰
●allkeys-lru        :使用LRU算法从所有数据集合中淘汰数据
●allkeys-random     :从数据集合中任意选择数据淘汰
●noenviction        :禁止淘汰数据

7.小结

Original: https://www.cnblogs.com/Canyun-blogs/p/16375539.html
Author: 残-云
Title: Redis基础