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学会这15点,让你分分钟拿下Redis数据库

[日期:2018-05-14] 来源:民工哥Linux运维  作者:民工哥 [字体: ]

1、Redis简介

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。

大家都知道了redis是基于key-value的no sql数据库,因此,先来了解一下关于key相关的知识点

1、任何二进制的序列都可以作为key使用

2、Redis有统一的规则来设计key

3、对key-value允许的最大长度是512MB

大数据

2、支持的语言

ActionScript Bash  C  C#  C++  Clojure Common Lisp 
Crystal  D  Dart  Elixir  emacs  lisp  Erlang   
Fancy  gawk  GNU Prolog  Go  Haskell  Haxe  Io Java  Javascript   
Julia  Lua  Matlab  mruby  Nim  Node.js  Objective-C   
OCaml Pascal  Perl  PHP  Pure Data  Python  R  Racket   
Rebol  Ruby  Rust Scala  Scheme  Smalltalk  Swift  Tcl  VB  VCL 

3、Redis的应用场景到底有哪些??

1、最常用的就是会话缓存

2、消息队列,比如支付

3、活动排行榜或计数

4、发布、订阅消息(消息通知)

5、商品列表、评论列表等

4、Redis安装

关于redis安装与相关的知识点介绍请参考 Nosql数据库服务之redis

安装的大概步骤如下:

Redis是c语言开发的,安装redis需要c语言的编译环境

如果没有gcc需要在线安装:yum install gcc-c++

第一步:获取源码包:wget http://download.redis.io/releases/redis-3.0.0.tar.gz

第二步:解压缩redis:tar zxvf redis-3.0.0.tar.gz

第三步:编译。进入redis源码目录(cd redis-3.0.0)。执行 make

第四步:安装。make install PREFIX=/usr/local/redis

#PREFIX参数指定redis的安装目录

5、Redis数据类型

Redis一共支持五种数据类型

1、string(字符串)

2、hash(哈希)

3、list(列表)

4、set(集合)

5、zset(sorted set 有序集合)

string(字符串)

它是redis最基本的数据类型,一个key对应一个value,需要注意是一个键值最大存储512MB。

127.0.0.1:6379set key "hello worldOK 
127.0.0.1:6379get key 
"hello world" 
127.0.0.1:6379getset key "nihao" 
"hello world" 
127.0.0.1:6379mset key1 "hikey2 "nihaokey3 "helloOK 
127.0.0.1:6379get key1 
"hi" 
127.0.0.1:6379get key2 
"nihao" 
127.0.0.1:6379get key3 
"hello

相关命令介绍

set 为一个Key设置value(值)

get 获得某个key对应的value(值)

getset 为一个Key设置value(值)并返回对应的值

mset 为多个key设置value(值)

hash(哈希)

redis hash是一个键值对的集合, 是一个string类型的field和value的映射表,适合用于存储对象

127.0.0.1:6379hset redishash 1 "001" 
(integer) 1 
127.0.0.1:6379hget redishash 1 
"001" 
127.0.0.1:6379hmset redishash 1 "001" 2 "002" 
OK 
127.0.0.1:6379hget redishash 1 
"001" 
127.0.0.1:6379hget redishash 2 
"002" 
127.0.0.1:6379hmget redishash 1 2 
1) "001" 
2) "002" 

相关命令介绍

hset 将Key对应的hash中的field配置为value,如果hash不存则自动创建,

hget 获得某个hash中的field配置的值

hmset 批量配置同一个hash中的多个field值

hmget 批量获得同一个hash中的多个field值

list(列表)

是redis简单的字符串列表,它按插入顺序排序

127.0.0.1:6379lpush word  hi 
(integer) 1 
127.0.0.1:6379lpush word  hello 
(integer) 2 
127.0.0.1:6379rpush word  world 
(integer) 3 
127.0.0.1:6379lrange word 0 2 
1) "hello" 
2) "hi" 
3) "world" 
127.0.0.1:6379llen word 
(integer) 3 

相关命令介绍

lpush 向指定的列表左侧插入元素,返回插入后列表的长度

rpush 向指定的列表右侧插入元素,返回插入后列表的长度

llen  返回指定列表的长度

lrange 返回指定列表中指定范围的元素值

set(集合)

是string类型的无序集合,也不可重复

127.0.0.1:6379sadd redis redisset 
(integer) 1 
127.0.0.1:6379sadd redis redisset1 
(integer) 1 
127.0.0.1:6379sadd redis redisset2 
(integer) 1 
127.0.0.1:6379smembers redis 
1) "redisset1" 
2) "redisset" 
3) "redisset2" 
127.0.0.1:6379sadd redis redisset2 
(integer) 0 
127.0.0.1:6379smembers redis 
1) "redisset1" 
2) "redisset" 
3) "redisset2" 
127.0.0.1:6379smembers redis 
1) "redisset1" 
2) "redisset3" 
3) "redisset" 
4) "redisset2" 
127.0.0.1:6379srem redis redisset 
(integer) 1 
127.0.0.1:6379smembers redis 
1) "redisset1" 
2) "redisset3" 
3) "redisset2

相关命令介绍

sadd 添加一个string元素到key对应的set集合中,成功返回1,如果元素存在返回0

smembers 返回指定的集合中所有的元素

srem 删除指定集合的某个元素

zset(sorted set 有序集合)

是string类型的有序集合,也不可重复

sorted set中的每个元素都需要指定一个分数,根据分数对元素进行升序排序,如果多个元素有相同的分数,则以字典序进行升序排序,sorted set 因此非常适合实现排名

127.0.0.1:6379zadd nosql 0 001 
(integer) 1 
127.0.0.1:6379zadd nosql 0 002 
(integer) 1 
127.0.0.1:6379zadd nosql 0 003 
(integer) 1 
127.0.0.1:6379zcount nosql 0 0  
(integer) 3 
127.0.0.1:6379zcount nosql 0 3 
(integer) 3 
127.0.0.1:6379zrem nosql 002 
(integer) 1 
127.0.0.1:6379zcount nosql 0 3 
(integer) 2 
127.0.0.1:6379zscore nosql 003 
"0" 
127.0.0.1:6379zrangebyscore nosql 0 10 
1) "001" 
2) "003" 
127.0.0.1:6379zadd nosql 1 003 
(integer) 0 
127.0.0.1:6379zadd nosql 1 004 
(integer) 1 
127.0.0.1:6379zrangebyscore nosql 0 10 
1) "001" 
2) "003" 
3) "004" 
127.0.0.1:6379zadd nosql 3 005 
(integer) 1 
127.0.0.1:6379zadd nosql 2 006 
(integer) 1 
127.0.0.1:6379zrangebyscore nosql 0 10 
1) "001" 
2) "003" 
3) "004" 
4) "006" 
5) "005" 

相关命令介绍

zadd  向指定的sorteset中添加1个或多个元素

zrem  从指定的sorteset中删除1个或多个元素

zcount 查看指定的sorteset中指定分数范围内的元素数量

zscore 查看指定的sorteset中指定分数的元素

zrangebyscore 查看指定的sorteset中指定分数范围内的所有元素

6、键值相关的命令

127.0.0.1:6379exists key 
(integer) 1 
127.0.0.1:6379exists key1 
(integer) 1 
127.0.0.1:6379exists key100 
(integer) 0 
127.0.0.1:6379get key 
"nihao,hello" 
127.0.0.1:6379get key1 
"hi" 
127.0.0.1:6379del key1 
(integer) 1 
127.0.0.1:6379get key1 
(nil) 
127.0.0.1:6379rename key key0 
OK 
127.0.0.1:6379get key 
(nil) 
127.0.0.1:6379get key0 
"nihao,hello" 
127.0.0.1:6379type key0 
string 

exists       #确认key是否存在

del            #删除key

expire       #设置Key过期时间(单位秒)

persist      #移除Key过期时间的配置

rename     #重命名key

type          #返回值的类型

7、Redis服务相关的命令

127.0.0.1:6379select 0 
OK 
127.0.0.1:6379info 
# Server 
redis_version:3.0.6 
redis_git_sha1:00000000 
redis_git_dirty:0 
redis_build_id:347e3eeef5029f3 
redis_mode:standalone 
os:Linux 3.10.0-693.el7.x86_64 x86_64 
arch_bits:64 
multiplexing_api:epoll 
gcc_version:4.8.5 
process_id:31197 
run_id:8b6ec6ad5035f5df0b94454e199511084ac6fb12 
tcp_port:6379 
uptime_in_seconds:8514 
uptime_in_days:0 
hz:10 
lru_clock:14015928 
config_file:/usr/local/redis/redis.conf 
-------------------省略N行 
127.0.0.1:6379CONFIG GET 0 
(empty list or set) 
127.0.0.1:6379CONFIG GET 15 
(empty list or set) 

slect           #选择数据库(数据库编号0-15)

quit             #退出连接

info             #获得服务的信息与统计

monitor       #实时监控

config get   #获得服务配置

flushdb       #删除当前选择的数据库中的key

flushall       #删除所有数据库中的key

8、Redis的发布与订阅

Redis发布与订阅(pub/sub)是它的一种消息通信模式,一方发送信息,一方接收信息。

下图是三个客户端同时订阅同一个频道

下图是有新信息发送给频道1时,就会将消息发送给订阅它的三个客户端

9、Redis事务

Redis事务可以一次执行多条命令

1、发送exec命令前放入队列缓存,结束事务

2、收到exec命令后执行事务操作,如果某一命令执行失败,其它命令仍可继续执行

3、一个事务执行的过程中,其它客户端提交的请求不会被插入到事务执行的命令列表中

一个事务经历三个阶段

开始事务(命令:multi)

命令执行

结束事务(命令:exec)

127.0.0.1:6379MULTI 
OK 
127.0.0.1:6379set key key1 
QUEUED 
127.0.0.1:6379get key 
QUEUED 
127.0.0.1:6379rename key key001 
QUEUED 
127.0.0.1:6379exec 
1) OK 
2) "key1" 
3) OK 

10、Redis安全配置

可以通过修改配置文件设备密码参数来提高安全性

#requirepass foobared

去掉注释#号就可以配置密码

没有配置密码的情况下查询如下

127.0.0.1:6379> CONFIG GET requirepass 
1"requirepass" 
2"" 

配置密码之后,就需要进行认证

127.0.0.1:6379CONFIG GET requirepass 
(errorNOAUTH Authentication required. 
127.0.0.1:6379AUTH foobared #认证 
OK 
127.0.0.1:6379CONFIG GET requirepass 
1) "requirepass" 
2) "foobared

11、Redis持久化

Redis持久有两种方式:Snapshotting(快照),Append-only file(AOF)

Snapshotting(快照)

1、将存储在内存的数据以快照的方式写入二进制文件中,如默认dump.rdb中

2、save 900 1

#900秒内如果超过1个Key被修改,则启动快照保存

3、save 300 10

#300秒内如果超过10个Key被修改,则启动快照保存

4、save 60 10000

#60秒内如果超过10000个Key被修改,则启动快照保存

Append-only file(AOF)

1、使用AOF持久时,服务会将每个收到的写命令通过write函数追加到文件中(appendonly.aof)

2、AOF持久化存储方式参数说明

appendonly yes

#开启AOF持久化存储方式

appendfsync always

#收到写命令后就立即写入磁盘,效率最差,效果最好

appendfsync everysec

#每秒写入磁盘一次,效率与效果居中

appendfsync no

#完全依赖OS,效率最佳,效果没法保证

12、Redis 性能测试

自带相关测试工具

[[email protected] ~]# redis-benchmark --help 
Usage: redis-benchmark [-h <host>] [-p <port>] [-c <clients>] [-n <requests]> [-k <boolean>] 
 
 -h <hostname>      Server hostname (default 127.0.0.1) 
 -p <port>          Server port (default 6379) 
 -s <socket>        Server socket (overrides host and port) 
 -a <password>      Password for Redis Auth 
 -c <clients>       Number of parallel connections (default 50) 
 -n <requests>      Total number of requests (default 100000) 
 -d <size>          Data size of SET/GET value in bytes (default 2) 
 -dbnum <db>        SELECT the specified db number (default 0) 
 -k <boolean>       1=keep alive 0=reconnect (default 1) 
 -r <keyspacelen>   Use random keys for SET/GET/INCR, random values for SADD 
  Using this option the benchmark will expand the string __rand_int__ 
  inside an argument with a 12 digits number in the specified range 
  from 0 to keyspacelen-1. The substitution changes every time a command 
  is executed. Default tests use this to hit random keys in the 
  specified range. 
 -P <numreq>        Pipeline <numreq> requests. Default 1 (no pipeline). 
 -q                 Quiet. Just show query/sec values 
 --csv              Output in CSV format 
 -l                 Loop. Run the tests forever 
 -t <tests>         Only run the comma separated list of tests. The test 
                    names are the same as the ones produced as output. 
 -I                 Idle mode. Just open N idle connections and wait. 
 
Examples: 
 
 Run the benchmark with the default configuration against 127.0.0.1:6379: 
   $ redis-benchmark 
 
 Use 20 parallel clients, for a total of 100k requests, against 192.168.1.1: 
   $ redis-benchmark -h 192.168.1.1 -p 6379 -n 100000 -c 20 
 
 Fill 127.0.0.1:6379 with about 1 million keys only using the SET test: 
   $ redis-benchmark -t set -n 1000000 -r 100000000 
 
 Benchmark 127.0.0.1:6379 for a few commands producing CSV output: 
   $ redis-benchmark -t ping,set,get -n 100000 --csv 
 
 Benchmark a specific command line: 
   $ redis-benchmark -r 10000 -n 10000 eval 'return redis.call("ping")' 0 
 
 Fill a list with 10000 random elements: 
   $ redis-benchmark -r 10000 -n 10000 lpush mylist __rand_int__ 
 
 On user specified command lines __rand_int__ is replaced with a random integer 
 with a range of values selected by the -r option. 

实际测试同时执行100万的请求

[[email protected] ~]# redis-benchmark -n 1000000 -q 
PING_INLINE: 152578.58 requests per second 
PING_BULK: 150308.14 requests per second 
SET143266.47 requests per second 
GET148632.58 requests per second 
INCR: 145857.64 requests per second 
LPUSH: 143781.45 requests per second 
LPOP: 147819.66 requests per second 
SADD: 138350.86 requests per second 
SPOP: 134282.27 requests per second 
LPUSH (needed to benchmark LRANGE): 141302.81 requests per second 
LRANGE_100 (first 100 elements): 146756.67 requests per second 
LRANGE_300 (first 300 elements): 148104.27 requests per second 
LRANGE_500 (first 450 elements): 152671.75 requests per second 
LRANGE_600 (first 600 elements): 148104.27 requests per second 
MSET (10 keys): 132731.62 requests per second 

13、Redis的备份与恢复

Redis自动备份有两种方式

第一种是通过dump.rdb文件实现备份

第二种使用aof文件实现自动备份

dump.rdb备份

Redis服务默认的自动文件备份方式(AOF没有开启的情况下),在服务启动时,就会自动从dump.rdb文件中去加载数据。

具体配置在redis.conf

save 900 1

save 300 10

save 60 10000

也可以手工执行save命令实现手动备份

127.0.0.1:6379set name key 
OK 
127.0.0.1:6379SAVE 
OK 
127.0.0.1:6379set name key1 
OK 
127.0.0.1:6379BGSAVE 
Background saving started 

redis快照到dump文件时,会自动生成dump.rdb的文件

The filename where to dump the DB 
dbfilename dump.rdb 
-rw-r--r-- 1 root root   253 Apr 17 20:17 dump.rdb 

SAVE命令表示使用主进程将当前数据库快照到dump文件

BGSAVE命令表示,主进程会fork一个子进程来进行快照备份

两种备份不同之处,前者会阻塞主进程,后者不会。

恢复举例

# Note that you must specify a directory here, not a file name. 
dir /usr/local/redisdata/ 
备份文件存储路径 
127.0.0.1:6379> CONFIG GET dir 
1"dir" 
2"/usr/local/redisdata" 
127.0.0.1:6379> set key 001 
OK 
127.0.0.1:6379> set key1 002 
OK 
127.0.0.1:6379> set key2 003 
OK 
127.0.0.1:6379> save 
OK 

将备份文件备份到其它目录

[[email protected] ~]ll /usr/local/redisdatatotal 4 
-rw-r--r-- 1 root root 49 Apr 17 21:24 dump.rdb 
[[email protected] ~]date 
Tue Apr 17 21:25:38 CST 2018 
[[email protected] ~]cp ./dump.rdb /tmp

删除数据 

127.0.0.1:6379del key1 
(integer) 1 
127.0.0.1:6379get key1 
(nil

关闭服务,将原备份文件拷贝回save备份目录

[[email protected]test ~]# redis-cli -a foobared shutdown 
[[email protected]test ~]# lsof -i :6379 
[[email protected]test ~]# cp /tmp/dump.rdb /usr/local/redisdata/ 
cp: overwrite ‘/usr/local/redisdata/dump.rdb’? y 
[[email protected]test ~]# redis-server /usr/local/redis/redis.conf & 
[1] 31487 

登录查看数据是否恢复

[[email protected] ~]# redis-cli -a foobared 
127.0.0.1:6379> mget key key1 key2 
1"001" 
2"002" 
3"003" 

AOF自动备份

redis服务默认是关闭此项配置

###### APPEND ONLY MODE ########## 
appendonly no 
 
# The name of the append only file (default: "appendonly.aof") 
appendfilename "appendonly.aof" 
 
# appendfsync always 
appendfsync everysec 
# appendfsync no 

配置文件的相关参数,前面已经详细介绍过。

AOF文件备份,是备份所有的历史记录以及执行过的命令,和mysql binlog很相似,在恢复时就是重新执次一次之前执行的命令,需要注意的就是在恢复之前,和数据库恢复一样需要手工删除执行过的del或误操作的命令。

AOF与dump备份不同

1、aof文件备份与dump文件备份不同

2、服务读取文件的优先顺序不同,会按照以下优先级进行启动

如果只配置AOF,重启时加载AOF文件恢复数据

如果同时 配置了RBD和AOF,启动是只加载AOF文件恢复数据

如果只配置RBD,启动时将加载dump文件恢复数据

注意:只要配置了aof,但是没有aof文件,这个时候启动的数据库会是空的

14、Redis 生产优化介绍

1、内存管理优化 

hash-max-ziplist-entries 512 
 
 hash-max-ziplist-value 64 
 
 list-max-ziplist-entries 512 
 
 list-max-ziplist-value 64 
 
 #list的成员与值都不太大的时候会采用紧凑格式来存储,相对内存开销也较小 

在linux环境运行Redis时,如果系统的内存比较小,这个时候自动备份会有可能失败,需要修改系统的vm.overcommit_memory 参数,这个参数是linux系统的内存分配策略

0 表示内核将检查是否有足够的可用内存供应用进程使用;如果有足够的可用内存,内存申请允许;否则,内存申请失败,并把错误返回给应用进程。

1 表示内核允许分配所有的物理内存,而不管当前的内存状态如何。

2 表示内核允许分配超过所有物理内存和交换空间总和的内存

Redis官方的说明是,建议将vm.overcommit_memory的值修改为1,可以用下面几种方式进行修改:

(1)编辑/etc/sysctl.conf 改vm.overcommit_memory=1,然后sysctl -p 使配置文件生效

(2)sysctl vm.overcommit_memory=1

(3)echo 1 > /proc/sys/vm/overcommit_memory

2、内存预分配

3、持久化机制

定时快照:效率不高,会丢失数据

AOF:保持数据完整性(一个实例的数量不要太大2G最大)

优化总结

1)根据业务需要选择合适的数据类型

2)当业务场景不需持久化时就关闭所有持久化方式(采用ssd磁盘来提升效率)

3)不要使用虚拟内存的方式,每秒实时写入AOF

4)不要让REDIS所在的服务器物理内存使用超过内存总量的3/5

5)要使用maxmemory

6)大数据量按业务分开使用多个redis实例

15、Redis集群应用

集群是将多个redis实例集中在一起,实现同一业务需求,或者实现高可用与负载均衡

到底有哪些集群方案呢??

1、haproxy+keepalived+redis集群

1)通过redis的配置文件,实现主从复制、读写分离

2)通过haproxy的配置,实现负载均衡,当从故障时也会及时从集群中T除

3)利用keepalived来实现负载的高可用

2、redis官方Sentinel集群管理工具

Redis集群生产环境高可用方案实战过程

1)sentinel负责对集群中的主从服务监控、提醒和自动故障转移

2)redis集群负责对外提供服务

关于redis sentinel cluster集群配置可参考

3、Redis Cluster 

Redis Cluster是Redis的分布式解决方案,在Redis 3.0版本正式推出的,有效解决了Redis分布式方面的需求。当遇到单机内存、并发、流量等瓶颈时,可以采用Cluster架构达到负载均衡的目的。

1)官方推荐,毋庸置疑。

2)去中心化,集群最大可增加1000个节点,性能随节点增加而线性扩展。

3)管理方便,后续可自行增加或摘除节点,移动分槽等等。

4)简单,易上手。





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