一小时学会 Redis 数据库

1.1 Redis简介

1.1.1 介绍

Redis是一个使用ANSI C编写的开源、支持网络、基于内存、可选持久性的键值对(key-value)存储数据库。从2015年6月开始，Redis的开发由Redis Labs赞助，而2013年5月至2015年6月期间，其开发由Pivotal赞助。在2013年5月之前，其开发由VMware赞助。根据月度排行网站DB-Engines.com的数据显示，Redis是最流行的键值对存储数据库。

 

数据来源：https://db-engines.com/en/ranking

Redis采用内存(In-Memory)数据集(DataSet) 。

支持多种数据类型。

运行于大多数POSIX系统，如Linux、*BSD、OS X等。

Redis作者： Salvatore Sanfilippo

作者GitHUB: https://github.com/antirez/redis

1.1.2 软件获取和帮助

官方网站：https://redis.io

官方各版本下载地址：http://download.redis.io/releases/

Redis 中文命令参考：http://redisdoc.com

中文网站1：http://redis.cn

中文网站2：http://www.redis.net.cn

1.1.3 Redis特性

 高速读写，数据类型丰富

支持持久化，多种内存分配及回收策略

支持弱事务，消息队列、消息订阅

支持高可用，支持分布式分片集群

1.1.4 企业缓存数据库解决方案对比

Memcached:

优点：高性能读写、单一数据类型、支持客户端式分布式集群、一致性hash多核结构、多线程读写性能高。

缺点：无持久化、节点故障可能出现缓存穿透、分布式需要客户端实现、跨房数据同步困难、架构扩容复杂度高

Redis:

优点：高性能读写、多数据类型支持、数据持久化、高可用架构、支持自定义虚拟内存、支持分布式分片集群、单线程读写性能极高

缺点：多线程读写较Memcached慢

Tair： 官方网站：http://tair.taobao.org

优点：高性能读写、支持三种存储引擎（ddb、rdb、ldb）、支持高可用、支持分布式分片集群、支撑了几乎所有淘宝业务的缓存。

缺点：单机情况下，读写性能较其他两种产品较慢。

 

1.1.5 Redis应用场景

数据高速缓存,web会话缓存（Session Cache）

排行榜应用

消息队列,发布订阅

   附录 - Redis的企业应用

 

1.2 Redis简单部署

1.2.1 典型安装-单实例

系统环境说明

[root@Redis ~]# cat /etc/redhat-release 
CentOS release 6.9 (Final)
[root@Redis ~]# uname -r 
2.6.32-696.el6.x86_64
[root@Redis ~]# sestatus 
SELinux status:                 disabled
[root@Redis ~]# /etc/init.d/iptables status
iptables: Firewall is not running.
[root@Redis ~]# hostname -I 
10.0.0.186 172.16.1.186

安装redis

[root@Redis ~]# cd /usr/local/
[root@Redis local]# wget http://download.redis.io/releases/redis-3.2.10.tar.gz
[root@Redis local]# tar xzf redis-3.2.10.tar.gz
[root@Redis local]# \rm redis-3.2.10.tar.gz 
[root@Redis local]# mv redis-3.2.10 redis
[root@Redis local]# cd redis/
[root@Redis redis]# make

   至此redis就安装完成

1.2.2 启动第一个redis实例

创建客户端软连接

[root@Redis src]# ln -s /usr/local/redis/src/redis-cli /usr/bin/

简单启动方法，都使用默认配置

[root@Redis ~]# cd /usr/local/redis/src
[root@Redis src]# ./redis-server &

编写配置文件

1、精简化配置文件

[root@Redis redis]# cp redis.conf{,.bak}
[root@Redis redis]# grep -Ev '^$|#' redis.conf.bak > redis.conf
[root@Redis redis]# cp redis.conf /etc/

2、编辑配置文件

[root@Redis ~]# cat /etc/redis.conf 
bind 127.0.0.1 10.0.0.186
protected-mode yes
port 6379
tcp-backlog 511
timeout 0
tcp-keepalive 300
daemonize yes
supervised no
pidfile /var/run/redis_6379.pid
loglevel notice
logfile "/var/log/redis_6379.log"
dir /usr/local/redis/data/
# ···

   配置文件说明：https://www.cnblogs.com/zhang-ke/p/5981108.html

   3、编写启动脚本（适用于CentOS 6.X）

  View Code redis管理脚本

   注意：自编写脚本注意执行权限。

1.2.3 Redis多实例配置

注意：本次多实例配置基于单实例配置完成后

创建并进入程序目录

[root@Redis redis]# mkdir /application/redis  -p
[root@Redis redis]# cd /application/redis/

   修改配置文件

for i in 0 1 2
  do  
    # 创建多实例(端口命名)目录
    mkdir -p 638$i
    # 复制启动程序到各实例
    \cp /usr/local/redis/src/redis-server /application/redis/638$i/ 
    # 复制配置文件。注意：此处基于单实例配置完成
    \cp /etc/redis.conf  /application/redis/638$i/
    # 修改程序存储目录
    sed -i  "/dir/s#.*#dir /application/redis/638$i/#g" /application/redis/638$i/redis.conf 
    # 修改其他端口信息
    sed -i  "s#6379#638$i#g" /application/redis/638$i/redis.conf
    # 允许远程连接redis
    sed -i '/protected-mode/s#yes#no#g' /application/redis/638$i/redis.conf
done

# 启动实例

for i in 0 1 2 
  do
  /application/redis/638$i/redis-server /application/redis/638$i/redis.conf 
done

   连接redis

[root@Redis redis]# redis-cli -h 10.0.0.186 -p 6379
10.0.0.186:6379>

1.2.4 redis.conf配置说明

是否后台运行：

daemonize no/yes

默认端口：

port 6379

AOF日志开关是否打开：

appendonly no/yes

日志文件位置

logfile /var/log/redis.log

RDB持久化数据文件:

dbfilename dump.rdb

指定IP进行监听

bind 10.0.0.51 ip2 ip3 ip4

禁止protected-mode

protected-mode yes/no （保护模式，是否只允许本地访问）

增加requirepass {password}

requirepass root

在redis-cli中使用

auth {password} 进行认证

1.2.5 在线变更配置

获取当前配置

CONFIG GET *

变更运行配置

CONFIG SET loglevel "notice"

修改密码为空

10.0.0.186:6379> config set requirepass ""
10.0.0.186:6379> exit
10.0.0.186:6379> config get dir
1) "dir"
2) "/usr/local/redis/data"

1.3 Redis数据持久化

1.3.1 持久化策略

redis 提供了多种不同级别的持久化方式:一种是RDB,另一种是AOF.

RDB 持久化

可以在指定的时间间隔内生成数据集的时间点快照（point-in-time snapshot）。

AOF 持久化

记录服务器执行的所有写操作命令，并在服务器启动时，通过重新执行这些命令来还原数据集。 AOF 文件中的命令全部以 Redis 协议的格式来保存，新命令会被追加到文件的末尾。

Redis 还可以在后台对 AOF 文件进行重写（rewrite），使得 AOF 文件的体积不会超出保存数据集状态所需的实际大小。Redis 还可以同时使用 AOF 持久化和 RDB 持久化。 在这种情况下， 当 Redis 重启时， 它会优先使用 AOF 文件来还原数据集， 因为 AOF 文件保存的数据集通常比 RDB 文件所保存的数据集更完整。

你甚至可以关闭持久化功能，让数据只在服务器运行时存在。

1.3.2 RDB 持久化

RDB的优点

⚔ RDB 是一个非常紧凑（compact）的文件，它保存了 Redis 在某个时间点上的数据集。 这种文件非常适合用于进行备份： 比如说，你可以在最近的 24 小时内，每小时备份一次 RDB 文件，并且在每个月的每一天，也备份一个 RDB 文件。 这样的话，即使遇上问题，也可以随时将数据集还原到不同的版本。

⚔ RDB 非常适用于灾难恢复（disaster recovery）：它只有一个文件，并且内容都非常紧凑，可以（在加密后）将它传送到别的数据中心，或者亚马逊 S3 中。

⚔ RDB 可以最大化 Redis 的性能：父进程在保存 RDB 文件时唯一要做的就是 fork 出一个子进程，然后这个子进程就会处理接下来的所有保存工作，父进程无须执行任何磁盘 I/O 操作。

⚔ RDB 在恢复大数据集时的速度比 AOF 的恢复速度要快。

RDB的缺点

如果你需要尽量避免在服务器故障时丢失数据，那么 RDB 不适合你。

虽然 Redis 允许你设置不同的保存点（save point）来控制保存 RDB 文件的频率， 但是， 因为RDB 文件需要保存整个数据集的状态， 所以它并不是一个轻松的操作。 因此你可能会至少 5 分钟才保存一次 RDB 文件。 在这种情况下， 一旦发生故障停机， 你就可能会丢失好几分钟的数据。

每次保存 RDB 的时候，Redis 都要 fork() 出一个子进程，并由子进程来进行实际的持久化工作。 在数据集比较庞大时， fork() 可能会非常耗时，造成服务器在某某毫秒内停止处理客户端；如果数据集非常巨大，并且 CPU 时间非常紧张的话，那么这种停止时间甚至可能会长达整整一秒。 虽然 AOF 重写也需要进行 fork() ，但无论 AOF 重写的执行间隔有多长，数据的耐久性都不会有任何损失。

1.3.3 AOF 持久化

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.

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。

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）。

AOF 在过去曾经发生过这样的 bug ：因为个别命令的原因，导致 AOF 文件在重新载入时，无法将数据集恢复成保存时的原样。 （举个例子，阻塞命令 BRPOPLPUSH 就曾经引起过这样的 bug 。） 测试套件里为这种情况添加了测试： 它们会自动生成随机的、复杂的数据集， 并通过重新载入这些数据来确保一切正常。

虽然这种 bug 在 AOF 文件中并不常见， 但是对比来说， RDB 几乎是不可能出现这种 bug 的。

1.3.4 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 。

Note: 因为以上提到的种种原因， 未来redis可能会将 AOF 和 RDB 整合成单个持久化模型（这是一个长期计划）。

1.3.5 快照实现持久化

在默认情况下， Redis 将数据库快照保存在名字为 dump.rdb的二进制文件中。你可以对 Redis 进行设置， 让它在“ N 秒内数据集至少有 M 个改动”这一条件被满足时， 自动保存一次数据集。

你也可以通过调用 SAVE或者 BGSAVE ， 手动让 Redis 进行数据集保存操作。

   比如说， 以下设置会让 Redis 在满足“ 60 秒内有至少有 1000 个键被改动”这一条件时， 自动保存一次数据集: save 60 1000 

   这种持久化方式被称为快照 snapshotting.

当 Redis 需要保存 dump.rdb 文件时， 服务器执行以下操作: