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Redis 基础应用(一）
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概述：
Redis的相关介绍，功能，优势及于其他key-value数据库的对比；
Redis的安装及程序环境；
命令行客户端命令
Redis 的数据结构
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1.简介
★Redis
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。
☉REmote DIctionary Server(Redis)
内存存储；
持久化；
主从；
Cluster
☉Redis 与其他 key - value 缓存产品有以下三个特点：
Redis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。
Redis不仅仅支持简单的key-value类型的数据，同时还提供list，set，zset，hash等数据结构的存储。
Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。
2.功能
★支持的功能如下：
☉数据结构服务器：
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。
☉单进程
CPU 并非瓶颈
☉持久化机制
snapshoting
AOF
☉Replication
主从：
主：rw
从：read-only
3.优势
★优势
性能极高 – Redis能读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s 。
丰富的数据类型– Redis支持二进制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 数据类型操作
原子 – Redis的所有操作都是原子性的，同时Redis还支持对几个操作全并后的原子性执行。
丰富的特性 – Redis还支持 publish/subscribe, 通知, key 过期等等特性。
4.Redis与其他key-value存储有什么不同
★区别：
Redis有着更为复杂的数据结构并且提供对他们的原子性操作，这是一个不同于其他数据库的进化路径。Redis的数据类型都是基于基本数据结构的同时对程序员透明，无需进行额外的抽象。
Redis运行在内存中但是可以持久化到磁盘，所以在对不同数据集进行高速读写时需要权衡内存，因为数据量不能大于硬件内存。在内存数据库方面的另一个优点是，相比在磁盘上相同的复杂的数据结构，在内存中操作起来非常简单，这样Redis可以做很多内部复杂性很强的事情。同时，在磁盘格式方面他们是紧凑的以追加的方式产生的，因为他们并不需要进行随机访问。
★和memcached的区别
Redis不仅仅支持简单的k/v类型的数据，同时还提供list，set，hash等数据结构的存储。memcache仅支持字符串型值（流式化数据）
Redis为单线程，Memcached为多线程，但性能上相当；
Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。
Redis支持数据的持久化，可以将内存中的数据保持在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用。(在Redis中，并不是所有的数据都一直存储在内存中的。这是和Memcached相比一个大的区别)
应用场景不一样：Redis出来作为NoSQL数据库使用外，还能用做消息队列、数据堆栈和数据缓存等；Memcached适合于缓存SQL语句、数据集、用户临时性数据、延迟查询数据和session等。
★redis、memcache、mongoDB 对比
从以下几个维度，对redis、memcache、mongoDB 做了对比，欢迎拍砖
☉性能
都比较高，性能对我们来说应该都不是瓶颈
总体来讲，TPS方面redis和memcache差不多，要大于mongodb
☉操作的便利性
memcache数据结构单一
redis丰富一些，数据操作方面，redis更好一些，较少的网络IO次数
mongodb支持丰富的数据表达，索引，最类似关系型数据库，支持的查询语言非常丰富
☉内存空间的大小和数据量的大小
redis在2.0版本后增加了自己的VM特性，突破物理内存的限制；可以对key value设置过期时间（类似memcache）
memcache可以修改大可用内存,采用LRU算法
mongoDB适合大数据量的存储，依赖操作系统VM做内存管理，吃内存也比较厉害，服务不要和别的服务在一起
☉可用性（单点问题）
对于单点问题
redis，依赖客户端来实现分布式读写；主从复制时，每次从节点重新连接主节点都要依赖整个快照,无增量复制，因性能和效率问题，
所以单点问题比较复杂；不支持自动sharding,需要依赖程序设定一致hash 机制。
一种替代方案是，不用redis本身的复制机制，采用自己做主动复制（多份存储），或者改成增量复制的方式（需要自己实现），一致性问题和性能的权衡Memcache本身没有数据冗余机制，也没必要；对于故障预防，采用依赖成熟的hash或者环状的算法，解决单点故障引起的抖动问题。
mongoDB支持master-slave,replicaset（内部采用paxos选举算法，自动故障恢复）,auto sharding机制，对客户端屏蔽了故障转移和切分机制。
☉可靠性（持久化）
对于数据持久化和数据恢复，
redis支持（快照、AOF）：依赖快照进行持久化，aof增强了可靠性的同时，对性能有所影响
memcache不支持，通常用在做缓存,提升性能；
MongoDB从1.8版本开始采用binlog方式支持持久化的可靠性
☉数据一致性（事务支持）
Memcache 在并发场景下，用cas保证一致性
redis事务支持比较弱，只能保证事务中的每个操作连续执行
mongoDB不支持事务
☉数据分析
mongoDB内置了数据分析的功能(mapreduce),其他不支持
☉应用场景
redis：数据量较小的更性能操作和运算上
memcache：用于在动态系统中减少数据库负载，提升性能;做缓存，提高性能（适合读多写少，对于数据量比较大，可以采用sharding）
MongoDB:主要解决海量数据的访问效率问题
1.安装及程序环境
★安装方法：
编译安装
rpm包安装
★程序环境
☉配置文件
/etc/redis.conf
/etc/redis-sentinel.conf
☉主程序
/usr/bin/redis-server
/usr/bin/redis-sentinel
监听端口：6379/tcp
☉命令行客户端
/usr/bin/redis-cli
演示：
1.安装程序包
# 配置好epel仓库 [root@centos7 ~]# yum install redis2.程序环境如下：
[root@centos7 ~]# rpm -ql redis /etc/logrotate.d/redis /etc/redis-sentinel.conf /etc/redis.conf /etc/systemd/system/redis-sentinel.service.d /etc/systemd/system/redis-sentinel.service.d/limit.conf /etc/systemd/system/redis.service.d /etc/systemd/system/redis.service.d/limit.conf /usr/bin/redis-benchmark /usr/bin/redis-check-aof /usr/bin/redis-check-rdb /usr/bin/redis-cli /usr/bin/redis-sentinel /usr/bin/redis-server /usr/bin/redis-shutdown /usr/lib/systemd/system/redis-sentinel.service /usr/lib/systemd/system/redis.service /usr/lib/tmpfiles.d/redis.conf /usr/share/doc/redis-3.2.3 /usr/share/doc/redis-3.2.3/00-RELEASENOTES /usr/share/doc/redis-3.2.3/BUGS /usr/share/doc/redis-3.2.3/CONTRIBUTING /usr/share/doc/redis-3.2.3/MANIFESTO /usr/share/doc/redis-3.2.3/README.md /usr/share/licenses/redis-3.2.3 /usr/share/licenses/redis-3.2.3/COPYING /var/lib/redis /var/log/redis /var/run/redis3.配置文件/etc/redis.conf 如下：
# 备份 [root@centos7 ~]# cp /etc/redis.conf{,.bak} [root@centos7 ~]# grep "^##" /etc/redis.conf ################################## INCLUDES ################################### ################################## NETWORK ##################################### ################################# GENERAL ##################################### ################################ SNAPSHOTTING ################################ ################################# REPLICATION ################################# ################################## SECURITY ################################### ################################### LIMITS #################################### ############################## APPEND ONLY MODE ############################### ################################ LUA SCRIPTING ############################### ################################ REDIS CLUSTER ############################### ################################## SLOW LOG ################################### ################################ LATENCY MONITOR ############################## ############################# EVENT NOTIFICATION ############################## ############################### ADVANCED CONFIG ############################### [root@centos7 ~]# vim /etc/redis.conf bind 0.0.0.0 # 修改绑定的端口 # 启动 redis，查看坚挺的端口 6379 [root@centos7 ~]# systemctl start redis [root@centos7 ~]# ss -tnlp |grep "redis" LISTEN 0 128 *:6379 *:* users:(("redis-server",pid=3840,fd=4))3.命令行客户端命令
★redis-cli
☉语法：
redis-cli [OPTIONS] [cmd [arg [arg ...]]]
☉常用选项：
-h
Server hostname (default: 127.0.0.1). //主机地址 -p
Server port (default: 6379). //端口 -a
Password to use when connecting to the server. //密码
演示：
1.本地连接，直接运行 redis-cli 命令即可
[root@centos7 ~]# redis-cli 127.0.0.1:6379> ping PONG2.远程连接，指明要连接的主机，端口和密码即可
[root@centos7 ~]# redis-cli -h 192.168.1.112 192.168.1.112:6379> ping PONG 192.168.1.112:6379> help # 获取帮助 redis-cli 3.2.3 To get help about Redis commands type: "help @1.k/v 和 group
★k/v
key：直接ASCII字符串；
value（数据结构）：string，lists，hashes，set，sored sets，bltmaps，hyperloglog
★group
@string，@generic，@list @...
2.string（字符串）
★作用：
Redis 字符串数据类型的相关命令用于管理 redis 字符串值；
☉基本语法：
127.0.0.1:6379>COMMAND KEY_NAME
演示：
192.168.1.112:6379> SET count 1 OK 192.168.1.112:6379> GET count "1" 192.168.1.112:6379> INCR count (integer) 2 192.168.1.112:6379> INCR count (integer) 3 192.168.1.112:6379> INCR count (integer) 4 192.168.1.112:6379> INCR count (integer) 5 192.168.1.112:6379> DECR count (integer) 4 192.168.1.112:6379> DECR count (integer) 3 192.168.1.112:6379> DECR count (integer) 2 192.168.1.112:6379> DECR count (integer) 1下表列出了常用的 redis 字符串命令：
| 序号 | 命令及描述 |
|---|---|
| 1 | SET key value 设置指定 key 的值 |
| 2 | GET key 获取指定 key 的值。 |
| 3 | GETRANGE key start end 返回 key 中字符串值的子字符 |
| 4 | GETSET key value 将给定 key 的值设为 value ，并返回 key 的旧值(old value)。 |
| 5 | GETBIT key offset 对 key 所储存的字符串值，获取指定偏移量上的位(bit)。 |
| 6 | MGET key1 [key2..] 获取所有(一个或多个)给定 key 的值。 |
| 7 | SETBIT key offset value 对 key 所储存的字符串值，设置或清除指定偏移量上的位(bit)。 |
| 8 | SETEX key seconds value 将值 value 关联到 key ，并将 key 的过期时间设为 seconds (以秒为单位)。 |
| 9 | SETNX key value 只有在 key 不存在时设置 key 的值。 |
| 10 | SETRANGE key offset value 用 value 参数覆写给定 key 所储存的字符串值，从偏移量 offset 开始。 |
| 11 | STRLEN key 返回 key 所储存的字符串值的长度。 |
| 12 | MSET key value [key value ...] 同时设置一个或多个 key-value 对。 |
| 13 | MSETNX key value [key value ...] 同时设置一个或多个 key-value 对，当且仅当所有给定 key 都不存在。 |
| 14 | PSETEX key milliseconds value 这个命令和 SETEX 命令相似，但它以毫秒为单位设置 key 的生存时间，而不是像 SETEX 命令那样，以秒为单位。 |
| 15 | INCR key 将 key 中储存的数字值增一。 |
| 16 | INCRBY key increment 将 key 所储存的值加上给定的增量值（increment） 。 |
| 17 | INCRBYFLOAT key increment 将 key 所储存的值加上给定的浮点增量值（increment） 。 |
| 18 | DECR key 将 key 中储存的数字值减一。 |
| 19 | DECRBY key decrement key 所储存的值减去给定的减量值（decrement） 。 |
| 20 | APPEND key value 如果 key 已经存在并且是一个字符串， APPEND 命令将 value 追加到 key 原来的值的末尾。 |
3.list（列表）
★作用
Redis列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素导列表的头部（左边）或者尾部（右边）
一个列表最多可以包含 232 - 1 个元素 (4294967295, 每个列表超过40亿个元素)。
演示：
192.168.1.112:6379> RPUSH mylist "mon" (integer) 1 192.168.1.112:6379> LINDEX mylist 0 "mon" 192.168.1.112:6379> RPUSH mylist "tun" (integer) 2 192.168.1.112:6379> LPUSH mylist "sun" (integer) 3 192.168.1.112:6379> LINDEX mylist 0 "sun" 192.168.1.112:6379> LINDEX mylist 0 "sun" 192.168.1.112:6379> LINDEX mylist 1 "mon" 192.168.1.112:6379> LINDEX mylist 2 "tun" 192.168.1.112:6379> RPOP mylist "tun" 192.168.1.112:6379> LLEN mylist (integer) 2下表列出了列表相关的基本命令：
| 序号 | 命令及描述 |
|---|---|
| 1 | BLPOP key1 [key2 ] timeout 移出并获取列表的第一个元素， 如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止。 |
| 2 | BRPOP key1 [key2 ] timeout 移出并获取列表的最后一个元素， 如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止。 |
| 3 | BRPOPLPUSH source destination timeout 从列表中弹出一个值，将弹出的元素插入到另外一个列表中并返回它； 如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止。 |
| 4 | LINDEX key index 通过索引获取列表中的元素 |
| 5 | LINSERT key BEFORE|AFTER pivot value 在列表的元素前或者后插入元素 |
| 6 | LLEN key 获取列表长度 |
| 7 | LPOP key 移出并获取列表的第一个元素 |
| 8 | LPUSH key value1 [value2] 将一个或多个值插入到列表头部 |
| 9 | LPUSHX key value 将一个或多个值插入到已存在的列表头部 |
| 10 | LRANGE key start stop 获取列表指定范围内的元素 |
| 11 | LREM key count value 移除列表元素 |
| 12 | LSET key index value 通过索引设置列表元素的值 |
| 13 | LTRIM key start stop 对一个列表进行修剪(trim)，就是说，让列表只保留指定区间内的元素，不在指定区间之内的元素都将被删除。 |
| 14 | RPOP key 移除并获取列表最后一个元素 |
| 15 | RPOPLPUSH source destination 移除列表的最后一个元素，并将该元素添加到另一个列表并返回 |
| 16 | RPUSH key value1 [value2] 在列表中添加一个或多个值 |
| 17 | RPUSHX key value 为已存在的列表添加值 |
4.set（集合）
★作用：
Redis的Set是string类型的无序集合。集合成员是唯一的，这就意味着集合中不能出现重复的数据。
Redis 中 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)。
集合中大的成员数为 232 - 1 (4294967295, 每个集合可存储40多亿个成员)。
演示：
192.168.1.112:6379> SADD s1 'a' 'b' 'c' (integer) 3 192.168.1.112:6379> SMEMBERS s1 1) "c" 2) "b" 3) "a" 192.168.1.112:6379> SISMEMBER s1 'a' (integer) 1 192.168.1.112:6379> SISMEMBER s1 'c' (integer) 1 192.168.1.112:6379> SISMEMBER s1 'd' (integer) 0 192.168.1.112:6379> SADD s2 'a' 'c' 'd' 'f' (integer) 4 192.168.1.112:6379> SINTER s1 s2 1) "c" 2) "a" 192.168.1.112:6379> SUNION s1 s2 1) "f" 2) "a" 3) "b" 4) "d" 5) "c"下表列出了 Redis 集合基本命令：
| 序号 | 命令及描述 |
|---|---|
| 1 | SADD key member1 [member2] 向集合添加一个或多个成员 |
| 2 | SCARD key 获取集合的成员数 |
| 3 | SDIFF key1 [key2] 返回给定所有集合的差集 |
| 4 | SDIFFSTORE destination key1 [key2] 返回给定所有集合的差集并存储在 destination 中 |
| 5 | SINTER key1 [key2] 返回给定所有集合的交集 |
| 6 | SINTERSTORE destination key1 [key2] 返回给定所有集合的交集并存储在 destination 中 |
| 7 | SISMEMBER key member 判断 member 元素是否是集合 key 的成员 |
| 8 | SMEMBERS key 返回集合中的所有成员 |
| 9 | SMOVE source destination member 将 member 元素从 source 集合移动到 destination 集合 |
| 10 | SPOP key 移除并返回集合中的一个随机元素 |
| 11 | SRANDMEMBER key [count] 返回集合中一个或多个随机数 |
| 12 | SREM key member1 [member2] 移除集合中一个或多个成员 |
| 13 | SUNION key1 [key2] 返回所有给定集合的并集 |
| 14 | SUNIONSTORE destination key1 [key2] 所有给定集合的并集存储在 destination 集合中 |
| 15 | SSCAN key cursor [MATCH pattern] [COUNT count] 迭代集合中的元素 |
5.hash（哈希）
★作用：
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。
Redis 中每个 hash 可以存储 232 - 1 键值对（40多亿）。
演示：
192.168.1.112:6379> HSET h2 name taotao (integer) 1 192.168.1.112:6379> HSET h2 age 25 (integer) 1 192.168.1.112:6379> HGETALL h2 1) "name" 2) "taotao" 3) "age" 4) "25" 192.168.1.112:6379> HKEYS h2 1) "name" 2) "age" 192.168.1.112:6379> HVALS h2 1) "taotao" 2) "25" 192.168.1.112:6379> HGET h2 name "taotao" 192.168.1.112:6379> HGET h2 age "25"下表列出了 redis hash 基本的相关命令：
| 序号 | 命令及描述 |
|---|---|
| 1 | HDEL key field2 [field2] 删除一个或多个哈希表字段 |
| 2 | HEXISTS key field 查看哈希表 key 中，指定的字段是否存在。 |
| 3 | HGET key field 获取存储在哈希表中指定字段的值。 |
| 4 | HGETALL key 获取在哈希表中指定 key 的所有字段和值 |
| 5 | HINCRBY key field increment 为哈希表 key 中的指定字段的整数值加上增量 increment 。 |
| 6 | HINCRBYFLOAT key field increment 为哈希表 key 中的指定字段的浮点数值加上增量 increment 。 |
| 7 | HKEYS key 获取所有哈希表中的字段 |
| 8 | HLEN key 获取哈希表中字段的数量 |
| 9 | HMGET key field1 [field2] 获取所有给定字段的值 |
| 10 | HMSET key field1 value1 [field2 value2 ] 同时将多个 field-value (域-值)对设置到哈希表 key 中。 |
| 11 | HSET key field value 将哈希表 key 中的字段 field 的值设为 value 。 |
| 12 | HSETNX key field value 只有在字段 field 不存在时，设置哈希表字段的值。 |
| 13 | HVALS key 获取哈希表中所有值 |
| 14 | HSCAN key cursor [MATCH pattern] [COUNT count] 迭代哈希表中的键值对。 |
6.sorted set（有序集合）
★作用：
Redis 有序集合和集合一样也是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。
有序集合的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。
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)。 集合中大的成员数为 232 - 1 (4294967295, 每个集合可存储40多亿个成员)。
下表列出了 redis 有序集合的基本命令:
| 序号 | 命令及描述 |
|---|---|
| 1 | ZADD key score1 member1 [score2 member2] 向有序集合添加一个或多个成员，或者更新已存在成员的分数 |
| 2 | ZCARD key 获取有序集合的成员数 |
| 3 | ZCOUNT key min max 计算在有序集合中指定区间分数的成员数 |
| 4 | ZINCRBY key increment member 有序集合中对指定成员的分数加上增量 increment |
| 5 | ZINTERSTORE destination numkeys key [key ...] 计算给定的一个或多个有序集的交集并将结果集存储在新的有序集合 key 中 |
| 6 | ZLEXCOUNT key min max 在有序集合中计算指定字典区间内成员数量 |
| 7 | ZRANGE key start stop [WITHSCORES] 通过索引区间返回有序集合成指定区间内的成员 |
| 8 | ZRANGEBYLEX key min max [LIMIT offset count] 通过字典区间返回有序集合的成员 |
| 9 | ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES] [LIMIT] 通过分数返回有序集合指定区间内的成员 |
| 10 | ZRANK key member 返回有序集合中指定成员的索引 |
| 11 | ZREM key member [member ...] 移除有序集合中的一个或多个成员 |
| 12 | ZREMRANGEBYLEX key min max 移除有序集合中给定的字典区间的所有成员 |
| 13 | ZREMRANGEBYRANK key start stop 移除有序集合中给定的排名区间的所有成员 |
| 14 | ZREMRANGEBYSCORE key min max 移除有序集合中给定的分数区间的所有成员 |
| 15 | ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES] 返回有序集中指定区间内的成员，通过索引，分数从高到底 |
| 16 | ZREVRANGEBYSCORE key max min [WITHSCORES] 返回有序集中指定分数区间内的成员，分数从高到低排序 |
| 17 | ZREVRANK key member 返回有序集合中指定成员的排名，有序集成员按分数值递减(从大到小)排序 |
| 18 | ZSCORE key member 返回有序集中，成员的分数值 |
| 19 | ZUNIONSTORE destination numkeys key [key ...] 计算给定的一个或多个有序集的并集，并存储在新的 key 中 |
| 20 | ZSCAN key cursor [MATCH pattern] [COUNT count] 迭代有序集合中的元素（包括元素成员和元素分值） |
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