(二)Redis——初步了解Redis

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1、入门概述

Redis是什么:Redis:REmote  DIctionary  Server(远程字段服务器)。是完全开源的免费的,用C语言编写的,遵守BSD协议,是一个高性能的(key/value)分布式内存数据库,基于内存运行并支持持久化的NoSQL数据库,是当前最热门的NoSQL数据库之一,也被称为数据库结构服务器。

Redis与其他key-value缓存产品有以下三个特点:

①Redis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

②Redis不仅仅支持简单的key-value类型的数据,同事还提供list、set、zset、hash等数据结构的存储

③Redis支持数据的备份,即master-slave模式的数据备份

Redis的作用:

①内存存储和持久化:redis支持异步将内存中的数据写到硬盘上,同时不影响继续服务

②取最近N个数据的操作,如:可以将最新的10条评论的ID放在Redis的List集合里面

③模拟类似于HttpSession这种需要设定过期时间的功能。

④发布、订阅消息系统

⑤定时器、计数器

Redis的操作:

①数据类型、基本操作和配置

②持久化和复制,RDB/AOF

③事务的控制

④复制

企业里面做Redis开发,99%都是Linux版的运用和安装,几乎不会涉及到Windows版。

Redis启动后杂项基础知识:在Linux环境下

①单进程:单进程模型来处理客户端的请求。对读写等事件的响应是通过对epoll函数的包装来做到的。Redis的实际处理速度完全依靠主进程的执行效率。Epoll是Linux内核为处理大批量文件描述而坐了改进的epoll,是Linux下多路复用IO接口select/poll的增强版本,它能显著提高程序在大量并发连接中只有少量活跃的情况下的系统CPU利用率。

②默认16个数据库,类似数组下表从零开始,初始默认使用零号库

③Select命令切换数据库

④Dbsize查看当前数据库的key数量

⑤Flushdb清空当前库

⑥Flushall清空全部库

⑦统一密码管理,16个库都是同样密码。

⑧Redis索引都是从零开始

⑨为什么默认端口是6379

Redis的五大数据类型:String、Hash、List、Set、Zset(sorted set 有序集合)。

①String是redis最基本的类型,一个redis中字符串value最多可以是512M,可以理解成与Memcached一模一样的类型,一个key可以对应一个value。String类型是二进制安全的,意思是redis的String可以包含任何数据,比如jpg图片或者序列化的对象。

②Hash是一个键值对集合,是一个String类型的field和value的映射表,hash特别适用于存储对象。类似于Java中的Map<String,Object>

③List列表是简单的字符串列表,按照插入顺序排序。可以添加一个元素到列表的头部(左边)或者尾部(右边)。它的底层实际是个链表。

④Set是String类型的无序集合,它是通过HashTable实现的。

⑤Zset(Sorted set 有序集合)和Set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。Zset的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复

持久化之RDB(Redis  DataBase):

①是什么:在指定的时间间隔内将内存中的数据集快照写入磁盘,也就是Snapshot快照,它恢复时是将快照文件直接读到内存里。Redis会单独创建(fork)一个子进程来进行持久化,会先将数据写入到一个临时文件中,待持久化过程都结束了,再用这个临时文件替换上次持久化好的文件。整个过程中,主进程是不进行任何IO操作的,这就确保了极高的性能。如果需要进行大规模数据的恢复,且对于数据恢复的完整性不是非常敏感,那RDB方式要比AOF方式更加高效。RDB的缺点是最后一次持久化后的数据可能会丢失。

②Fork:作用是复制一个与当前进程一样的进程。新进程的所有数据(变量、环境变量、程序计数器等)数值都和原进程一致,但是Fork是一个全新的进程,并作为原进程的子进程。

③RDB保存的是dump.rdb文件

④配置位置

⑤如何触发RDB快照:

        (1)配置文件中默认的快照配置:

冷拷贝后重新使用:可以cp dump.rdb   dump_new.rdb

        (2)命令save或者是bgsave:

Save只管保存,其他不管,全部阻塞。

BGSAVE:Redis会在后台异步进行快照操作,快照同事还可以响应客户端请求。可以通过lastsave命令获取最后一次成功执行快照的时间。

        (3)执行flushall命令,也会产生dump.rdb文件,但里面是空的,没有意义。

⑥如何恢复:将备份文件(dump.rdb)移动到redis安装目录并启动服务即可。命令:CONFIG GET dir 获取目录。

⑦优势:适合大规模的数据恢复,对数据完整性和一致性要求不高

⑧劣势:在一定间隔时间做一次备份,所以如果redis意外挂掉,就会丢失最后一次快照后的所有修改。Fork的时候,内存中的数据被克隆了一份,大致2倍的膨胀性需要考虑。

⑨如何停止:动态所有停止RDB保存规则的方法:redis-cli config set save ""

⑩小总结:

RDB是一个非常紧凑的文件。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。数据丢失风险大,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的过程是非常耗时间的,可能会导致Redis在一些毫秒级不能响应客户端请求。

持久化之AOF(Append  Only  File):

①是什么:以日志的形式来记录每个写操作,将Redis执行过的所有写指令记录下来(读操作不记录),只许追加文件但不可改写文件,redis启动之初会读取该文件重新构建数据,换言之,redis重启的话就根据日志文件的内容将写指令从前到后执行一次,以完成数据的恢复工作。

②AOF保存的是appendonly.aof文件

③配置位置

④AOF启动/修复/恢复

        正常恢复:启动:设置Yes  --  修改默认的appendonly  no,改为yes。将有数据的aof文件复制一份保存到对应目录  --  config  get dir 。恢复:重启redis然后重新加载。

        异常恢复:启动:设置Yes  --  修改默认的appendonly  no,改为yes。备份被写坏的AOF文件  --  恢复:redis-check-aof  --fix进行修复。恢复:重启Redis然后重新加载。

⑤Rewrite:

        是什么:AOF采用文件追加方式,文件会越来越大。避免出现这种情况,新增了重写机制,当AOF文件的大小超过所设定的阈值时,redis就会启动AOF文件的内容压缩,只保留可以恢复数据的最小指令集,可以使用命令:bgrewirteaof。

        重写原理:AOF文件持续增长而过大时,会fork出一条新进程来将文件重写(也是先写临时文件最后再rename),遍历新进程的内存中数据,每条记录有一条的Set语句。重写aof文件的操作,并没有读取旧的aof文件,而是将整个内存中的数据库内容用命令的方式重写了一个新的aof文件,这点和快照有点类似。

        触发机制:redis会记录上次重写时的AOF大小,默认配置是当AOF文件大小是上次rewriter后大小的一倍且文件大于64M时触发。

⑥优势:

        每秒同步:appendfsync  always  同步持久化,每次发生数据变更会被立即记录到磁盘,性能较差但数据完整性比较好。

        每修改同步:appendsync  everysec   异步操作,每秒记录。如果一秒内宕机,有数据丢失。

        不同步:appendsync  no  从不同步

⑦劣势:

相同数据集的数据而言ao文件要远大于rdb文件,恢复速度慢于rdb。Aof运行效率要慢于rdb,每秒同步策略效率好,不同步效率和rdb相同。

⑧小总结:

AOF文件是一个只进行追加的日志文件。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。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,对文件进行分析也很轻松。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。

RDB和AOF选择:

RDB持久化方式能够在指定的时间间隔能对你的数据进行快照存储。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。

只做缓存:如果只希望数据在服务器运行的时候存在,可以不使用任何持久化方式。

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文件保存的数据集完整。RDB的书局不实时,同时使用两者时,服务器重启也只会找AOF文件。作者建议不要使用AOF,因为RDB更适合用于备份数据库(AOF在不断变化不好备份),快速重启,而且不会有AOF可能潜在的BUG,留着作为一个万一的手段。

性能建议:

因为RDB文件只用作后备用途,建议只在Slave上持久化RDB文件,而且只要15分钟备份一次就够了,只保留save 900  1 这条规则。

如果Enalbe AOF,好处是在最恶劣情况下也只会丢失不超过2秒数据,启动脚本较简单只load自己的AOF文件就可以了。代价一是带来了持续的IO,二是AOF rewrite的最后将rewrite过程中产生的新数据写到新文件造成的阻塞几乎是不可避免的。只要硬盘许可,应该尽量减少AOF rewrite的频率,AOF重写的基础大小默认值64M太小了,可以设到5G以上。默认超过原大小100%大小时重写可以改到适当的数值。

如果不Enable AOF,仅靠Master-Slave Replication实现高可用性也可以。能省掉一大笔IO也减掉了rewrite时带来的系统波动。代价是如果Master/Slave同时去掉,会丢失十几分钟的数据,启动脚本也要比较两个Master/Slave中的RDB文件,载入较新的那个。例如新浪微博就选用了这种架构。

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