Redis（七）：Redis基础入门

忘是亡心i 2024-03-16 22:42 42阅读 0赞

#### Redis基础入门 ####

*   *  Redis用途
     *  Redis优缺点
     *  docker运行Redis
     *  Redis常用命令
     *   *  String命令
         *  Hash命令
         *  List命令
         *  Set命令
         *  ZSet命令
         *  全局命令
     *  Redis事务
     *  Redis持久化机制
     *   *  RDB
         *  AOF
         *  RDB+AOF（默认）
     *  Redis内存淘汰机制
     *  Redis对过期Key的处理

### Redis用途 ###

> Redis是一种开源的NoSQL内存数据库，用于高性能的数据存储和访问。Redis支持多种数据类型，包括字符串、哈希、列表、集合和有序集合，并且支持分布式存储和操作。Redis的特点包括快速、高可用和易扩展等，适用于各种应用场景。
> 
> 用途：缓存、消息队列、分布式锁、计数器、数据库、分布式缓存、实时统计、推荐系统、热点数据存储、地理位置存储、时序数据存储等

### Redis优缺点 ###

*  优点：
    
     *  快速：Redis使用内存存储数据，读写速度非常快。
     *  多种数据类型：Redis支持多种数据结构，可以适应不同的应用场景。
     *  丰富的特性：Redis支持事务、Lua脚本、发布订阅模式等高级特性。
     *  可扩展性：Redis可以通过主从复制、哨兵模式和集群模式等方式实现高可用和横向扩展。
 *  缺点：
    
     *  内存限制：由于Redis使用内存存储数据，因此受到内存容量的限制。
     *  持久化问题：Redis默认不会将数据持久化到硬盘，需要使用持久化机制来解决数据丢失问题。
     *  单线程模型：Redis采用单线程模型，虽然可以通过多实例和多线程方式解决并发问题，但是并发能力相对较弱。

### docker运行Redis ###

$ docker run -d -p 6379:6379 --name="local-redis" redis --requirepass 123456

### Redis常用命令 ###

#### String命令 ####

> 相当于`Map<?, ?>`

-- $ set key value
    set age 18
    
    -- $ setnx key value
    -- 如果key存在，value不存在，则赋值
    -- 如果key存在，value存在，则不做处理
    -- 如果key不存在，则添加key-value
    setnx name Tom
    
    -- $ setex key seconds value 设置key-value在seconds秒后失效value变为null
    setex name 10 Lee
    
    -- $ ttl key 查看key存活时间
    ttl name
    
    -- $ del key
    del name
    
    -- $ get key
    get age
    
    -- $ incr key 自加1
    incr age
    
    -- $ decr key 自减1
    decr age
    
    -- $ incrby key increment 将key对应的value自增increment
    incrby age 10
    
    -- $ mset k1 v1 k2 v2 k3 v3 ... 批量添加key-value
    mset name Tom age 18 sex 1
    
    -- $ mget k1 k2 k3 ... 批量获取key的value
    mget name age sex
    
    -- $ append key value 在key对应的value值上拼接value
    append name ,World
    
    -- $ setrange key offset value 从offset索引处开始逐字符串替换key所对应的value值
    setrange name 6 Lee

#### Hash命令 ####

> 相当于`Map<?, Map<?, ?>>`

-- $ hset key field value 将field-value放到Redis中，键为key
    hset user name Lee
    
    hget user name
    
    -- $ hexists key field 判断key中的field是否存在
    hexists user age
    
    hdel user name
    
    hincrby user age 10
    
    -- $ hlen key 返回key中field的数量
    hlen user
    
    -- $ hkeys key 获取key下所有的field值
    hkeys user
    
    -- $ hvals key 获取key下所有的value值
    hvals user
    
    -- $ hgetall key 获取key下所有的field-value值
    hgetall user

#### List命令 ####

> 相当于`Map<?, List>`

-- $ rpush key value 从右开始向key中添加value值
    rpush name Lee
    rpush name Tom
    
    -- $ lpush key value 从左开始向key中添加value值
    lpush name zhangsan
    
    -- $ lrange key start stop 从左开始遍历key所对应的value值
    lrange name 0 2
    
    -- $ lpop key 删除key中最左侧的value并返回删除的value
    lpop name
    
    -- $ rpop key 删除key中最右侧的value并返回删除的value
    rpop name
    
    -- $ llen key 获取key所对应的value长度
    llen name
    
    -- $ linsert key before pivot value 操作key对应的value队列，在pivot值之前插入value值
    linsert name before Lee Hello
    
    -- $ linsert key after pivot value 操作key对应的value队列，在pivot值之后插入value值
    linsert name after Lee World
    
    -- $ lset key index value 操作key对应的value队列，修改索引为index的value值
    lset name 2 Hello,World
    
    -- $ lrem key count value 操作key对应的value队列，删除count个值为value的元素
    lrem name 3 Tom
    
    -- $ ltrim key start stop 操作key对应的value队列，截取start到stop内的元素作为value值
    ltrim name 2 4
    
    -- $ lindex key index 操作key对应的value队列，获取index索引下value的值
    lindex name 2

#### Set命令 ####

> 相当于`Map<?, Set>`

-- $ sadd key members[...] 向key中添加多个member元素
    sadd name a b c
    sadd name1 Tom Lee ZhangSan XiaoMing
    sadd name2 XiaoLiu Tom Lee XiXi
    
    -- $ smembers key 遍历key集合中的所有元素
    smembers name
    
    -- $ srem key members[...] 删除key集合中的多个member元素
    srem name a b d
    
    -- $ spop key count 随机删除key集合中的count个元素，并返回删除的元素
    spop name 3
    
    -- $ sdiff key1 key2 返回key2集合中没有的key1集合中的元素（差集） ZhangSan XiaoMing
    sdiff name1 name2
    
    -- $ sdiffstore key key1 key2 将key2集合中没有的key1集合中的元素放到key集合中
    sdiffstore name name1 name2
    
    -- $ sinter key1 key2 返回key1 key2集合的交集
    sinter name1 name2
    
    -- $ sinterstore key key1 key2 将key1 key2集合的交集放到key集合中
    sinterstore name name1 name2
    
    -- $ sunion key1 key2 返回key1 key2集合的并集
    sunion name1 name2
    
    -- $ sunionstore key key1 key2 将key1 key2集合的并集放到key集合中
    sunionstore name name1 name2
    
    -- $ srandmember key count 随机获取key集合中的count个元素
    srandmember name 3
    
    -- $ sismember key member 判断member元素是否在key集合中
    sismember name Tom
    
    -- $ smove key1 key2 member 将key1集合中的member元素移动到key2集合中
    smove name1 name2 XiaoMing

#### ZSet命令 ####

> 相当于带有排序的`Map<?, Set>`

-- $ zadd key score member score member ... 按score排序将member元素添加到key集合中
    zadd name 1 熊大 3 张三 5 王五 7 孙七 9 吴九 2 熊二 4 李四 6 赵六 8 周八 0 郑十
    
    zadd name 1 熊大
    zadd name 3 张三
    zadd name 5 王五
    zadd name 7 孙七
    zadd name 9 吴九
    zadd name 2 熊二
    zadd name 4 李四
    zadd name 6 赵六
    zadd name 8 周八
    zadd name 0 郑十
    
    -- $ zincrby key increment member 将key集合中的member元素排名分数增加increment
    zincrby name 10 郑十
    
    -- $ zcard key 返回key集合中元素个数
    zcard name
    
    -- $ zrank key member 返回key集合中member元素的正序排名
    zrank name 周八
    
    -- $ zrevrank key member 返回key集合中member元素的倒序排名
    zrevrank name 周八
    
    -- $ zscore key member 返回key集合中member元素的分数
    zscore name 郑十
    
    -- $ zrange key start stop [withscores] 返回key集合中start到stop的元素并进行升序，withscores显示分数
    zrange name 0 9 withscores
    zrange name 0 -1 withscores
    
    -- $ zrevrange key start stop [withscores] 返回key集合中start到stop的元素并进行倒序，withscores显示分数
    zrevrange name 3 8 withscores
    
    -- $ zrangebyscore key min max [withscores] 返回[min, max]分数范围内key集合中的元素（正序）
    zrangebyscore name 3 7 withscores
    
    -- $ zrevrangebyscore key max min [withscores] 返回[min, max]分数范围内key集合中的元素（倒序）
    zrevrangebyscore name 7 2 withscores
    
    -- $ zrem key member 删除key集合中的member元素
    zrem name 郑十
    
    -- $ zremrangebyscore key min max 删除[min, max]分数范围内key集合中的元素
    zremrangebyscore name 3 7
    
    -- $ zremrangebyrank key start stop 删除[start, stop]排名范围内key集合中的元素
    zremrangebyrank name 3 7
    
    -- $ zcount key min max 返回key集合中分数在[min, max]范围内的元素个数
    zcount name 3 7

#### 全局命令 ####

-- 查看Redis中的key
    keys *
    keys *a*
    
    -- 判断key是否存在
    exists name
    
    -- 为key添加过期时间
    expire name 10
    
    -- 取消key过期时间
    persist name
    
    -- 切换数据库，默认为0
    select 2
    
    -- 将key移动到指定数据库
    move name 0
    
    -- 随意返回一个key
    randomkey
    
    -- 修改name1为name0
    rename name1 name0
    
    -- 打印信息
    echo Hi,Lee
    
    -- 查看key个数
    dbsize
    
    -- 查看redis信息
    info
    
    -- 查看所有redis配置信息
    config get *
    
    -- 清空当前数据库
    flushdb
    
    -- 清空所有数据库
    flushall

### Redis事务 ###

![在这里插入图片描述][824c634dda214bc1ae544f9137695cbd.png_pic_center]

-- 开始事务
    multi
    -- 命令入队
    sadd name "Tom" "Lee" "ZhangSan" "XiaoMing"
    smembers name
    -- 执行事务
    exec

### Redis持久化机制 ###

> 持久化是指将数据写入持久存储，例如固态硬盘（SSD）

#### RDB ####

> 以指定的时间间隔执行数据集的时间点快照

*  `手动触发`方式
    
     *  `save` 同步阻塞主进程，只有等save完后成，才能进行新操作
     *  `bgsave` fork的子进程，非阻塞，等执行完后会通知主进程，然后关闭子进程
 *  `自动触发`方式
    
     *  `save m n` 在`m`秒内数据集存在`n`次修改时自动触发`bgsave`命令  
        ![在这里插入图片描述][ef2344daf0ce42c38945f60eed0e4699.png]
 *  `优点`：
    
     *  RDB是Redis数据的一个非常紧凑的单文件时间点表示。RDB文件非常适合备份。
        
         *  例如，您可能希望在最近的24小时内每小时归档一次RDB文件，并在30天内每天保存一个RDB快照。这使您能够在发生灾难时轻松恢复不同版本的数据集。
     *  RDB非常适合灾难恢复，它是一个紧凑的文件，可以传输到远程数据中心或AmazonS3（可能是加密的）。
     *  RDB最大限度地提高了Redis的性能，因为Redis父进程要想持久化，唯一需要做的工作就是派生一个子进程来完成其余的工作。父进程永远不会执行磁盘I/O或类似操作。
     *  与AOF相比，RDB允许使用大数据集更快地重新启动。
     *  在副本上，RDB支持重新启动和故障切换后的部分重新同步。
 *  `缺点`：
    
     *  如果您需要在Redis停止工作（例如停电后）的情况下将数据丢失的可能性降至最低，那么RDB就不好了。您可以在生成RDB的位置配置不同的存储点（例如，在对数据集进行至少五分钟和100次写入之后，您可以拥有多个存储点）。然而，您通常每五分钟或更长时间创建一个RDB快照，因此，如果Redis在没有正确关闭的情况下停止工作，您应该做好丢失最近几分钟数据的准备。
     *  RDB经常需要fork()，以便使用子进程在磁盘上持久化。如果数据集很大，fork()可能会很耗时，并且可能导致Redis在数据集很大且CPU性能不好的情况下停止为客户端服务几毫秒甚至一秒钟。AOF也需要fork()，但频率较低，并且您可以调整重写日志的频率，而不需要在耐久性方面进行任何权衡。

#### AOF ####

> 记录服务器接收到的每个写入操作，然后，可以在服务器启动时再次重播这些操作，从而重建原始数据集，使用与Redis协议本身相同的格式记录命令

![在这里插入图片描述][8035df46a0914901b07ae003c4d1710b.png_pic_center]

*  `appendonly`
    
     *  `no` 关闭AOF
     *  `yes` 开启AOF
 *  `appendfsync`
    
     *  `always` 收到命令就立即写入到磁盘中，效率最慢，但能保证完全的持久化
     *  `everysec` 每秒写入磁盘一次，在性能和持久化方面做了很好的折中
     *  `no` 完全依赖os，一般同步周期为30秒
 *  `优点`：
    
     *  使用 AOF Redis 更加耐用：您可以有不同的 fsync 策略：根本不进行 fsync、每秒进行 fsync、每次查询时进行 fsync。 采用每秒fsync的默认策略，写入性能仍然很棒。 fsync 是使用后台线程执行的，当没有 fsync 正在进行时，主线程将努力执行写入，因此您只能丢失一秒钟的写入。
     *  AOF 日志是仅追加日志，因此不会出现查找问题，并且在断电时也不会出现损坏问题。 即使由于某种原因（磁盘已满或其他原因）日志以半写命令结束，redis-check-aof 工具也能够轻松修复它。
     *  当 AOF 太大时，Redis 能够在后台自动重写 AOF。 重写是完全安全的，因为当 Redis 继续追加到旧文件时，会使用创建当前数据集所需的最少操作集生成一个全新的文件，一旦第二个文件准备就绪，Redis 就会切换这两个文件并开始追加到 新的那一个。
     *  AOF 以一种易于理解和解析的格式依次包含所有操作的日志。 您甚至可以轻松导出 AOF 文件。 例如，即使您不小心使用 FLUSHALL 命令刷新了所有内容，只要在此期间没有执行日志重写，您仍然可以通过停止服务器、删除最新命令并重新启动 Redis 来保存数据集 再次。
 *  `缺点`：
    
     *  对于相同的数据集，AOF 文件通常比等效的 RDB 文件大。
     *  AOF 可能比 RDB 慢，具体取决于确切的 fsync 策略。 一般来说，将 fsync 设置为每秒一次的性能仍然非常高，并且禁用 fsync 后，即使在高负载下，它也应该与 RDB 一样快。 即使在巨大的写入负载的情况下，RDB仍然能够对最大延迟提供更多的保证。

#### RDB+AOF（默认） ####

> 混合模式

![在这里插入图片描述][0583e04c7ca34d64bfb8491b6eb32550.png_pic_center]

### Redis内存淘汰机制 ###

> `LRU`、`LFU`、`TTL`、`随机淘汰`

![在这里插入图片描述][356d63a3ea9741d68fff94e30be8b8f9.png_pic_center]

*  `noeviction`(默认)：达到内存限制时不会保存新值。当数据库使用复制时，这适用于主数据库
 *  `allkeys-lru`：保留最近使用的密钥，删除最近最少使用 (LRU) 的键
 *  `allkeys-lfu`：保留常用的键，删除最不常用 (LFU) 的键
 *  `volatile-lru`：删除最近最少使用的键，并将过期字段设置为 true
 *  `volatile-lfu`：删除最不常用的键，并将过期字段设置为 true
 *  `allkeys-random`：随机删除键，为新添加的数据腾出空间
 *  `volatile-random`：随机删除过期字段设置为 true 的键
 *  `volatile-ttl`：删除过期字段设置为 true 且剩余生存时间 (TTL) 值最短的密钥

### Redis对过期Key的处理 ###

> Redis服务器使用的是 `惰性删除` 和 `定期删除` 两种策略，通过配合使用这两种策略，可以很好的在 `合理使用CPU` 和 `避免内存浪费` 之前取得`平衡`

*  `惰性删除`：当访问key时，才判断是否过期，过期则删除（对CPU友好，但如果一个key长期不用，一直在内存中，会造成内存浪费）
 *  `定时删除`：设置键的过期时间的同时，创建一个定时器，当达到过期时间点时，立即执行key的删除操作（对CPU不友好，需要让CPU维护定时器）
 *  `定期删除`：隔一段时间，对数据进行一次检查，删除里面过期的key（至于删除多少过期key，检查多少数据，则由算法决定）

[824c634dda214bc1ae544f9137695cbd.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/15/1afb615c2e0a4b0798bc978fdf43595c.png
[ef2344daf0ce42c38945f60eed0e4699.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/15/6aa1ab65797444619dd63844b5ed8d27.png
[8035df46a0914901b07ae003c4d1710b.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/15/44559d0373ca4aea87fad7c4582593a6.png
[0583e04c7ca34d64bfb8491b6eb32550.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/15/4973ea5ef2e8439b971ac4378ce30fe6.png
[356d63a3ea9741d68fff94e30be8b8f9.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/15/34f2afed50f84364b5c142795e185223.png