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Redis数据缓存

ventixyAbout 21 min

Redis安装与配置

Redis的安装

通过redis官网下载上传至服务器，或通过wget直接下载

Redis官网：https://redis.io/

AnotherRedisDesktopManager：Gitee下载地址

Docker安装

这里采用快捷的安装方式，更详细的安装方式参照：redis的安装

docker pull redis:7.4.1

sudo mkdir -p /docker/redis/conf /docker/redis/data && \
sudo touch /docker/redis/conf/redis.conf

docker run -p 6379:6379 --name my-redis7 --restart=always \
 -v /docker/redis/conf/redis.conf:/etc/redis/redis.conf \
 -v /docker/redis/data:/data \
 -d redis:7.4.1 redis-server /etc/redis/redis.conf

进入容器内部：

docker exec -it my-redis7 /bin/bash

exit

Redis常用配置

redis.conf :

daemonize yes                       # 让redis启动后在后台运行

dir /usr/local/redis/db             # 修改redis的工作目录 (持久化文件的路径) sudo mkdir db

bind 0.0.0.0                        # 0.0.0.0 表示所有的IP地址都可以连接并访问Redis服务器

requirepass itdrizzle               # 设置密码


# 当客户端闲置多长时间后关闭连接,0表示不关闭连接
timeout 300

# 端口,一般不建议更改
port 6379

# 日志级别  DEBUG | VERBOSE | NOTICE | WARNING
loglevel DEBUG

# Redis默认有16个数据库
database 16

redis-cli

启动redis客户端： redis-cli

redis-cli                         # 启动

redis-cli -a password shutdown    # 关闭

redis-cli -a password ping        # 查看是否存活 PONG表示正常

redis-cli的基本使用：

> auth password    # 类似登录（必须输入密码）

> set name tom     # OK          设置name的值为tom
> get name         # "tom"       获取name的值

> del name         # (integer)1  返回删除的数量
> get name         # (nil)       删除后再获取为空

> type age         # string      返回age的类型
> keys *           # 查看所有的key(不建议再生产上使用，有性能影响)

> mset             # 连续设值 如：MSET key1 "Hello" key2 "World"
> mget             # 连续取值
> msetnx           # 连续设置,如果存在则不设置

Redis命令中心

Redis命令十分丰富，包括的命令组有Cluster、Connection、Geo、Hashes、HyperLogLog、Keys、Lists、Pub/Sub、Scripting、Server、Sets、Sorted Sets、Strings、Transactions一共14个redis命令组两百多个redis命令

Redis 命令中心：http://redis.cn/commands.html

Redis Commands：https://redis.io/commands/


命令组描述文档地址
Connectionconnection(连接) 相关的命令connection
Keys操作 key 的通用命令generic
Stringsstring 类型相关的命令string
Listslist 类型相关的命令list
Hasheshash 类型相关的命令hash
Setsset 类型相关的命令set
Sorted Setssorted set 类型相关的命令sorted set）
HyperLogLog基数统计 相关的命令hyperloglog
Geo地理位置信息 相关的命令geo
Steamsstream 相关的命令streams
Transactionsredis 事务的相关命令transactions
Scriptingredis 脚本常用命令scripting
Pub/Sub发布订阅 (pub/sub) 相关的命令pubsub
Server用于管理 redis 服务server
ClusterRedis Cluster集群相关的命令cluster

Redis持久化

Redis持久化存储有两种持久化方案：RDB（Redis DataBase）和AOF（Append-Only File）。

RDB是将内存中数据的快照（指定的时间间隔存储数据集的时间点快照）存储到磁盘内，

AOF则是通过日志记录Redis内的所有操作。redis服务重启时通过这些操作重建原始数据集

image-20220403131502350

Redis 4之后支持AOF+RDB混合持久化的方式，结合了两者的优点，

可以通过aof-use-rdb-preamble配置项开启混合持久化功能的开关。


混合持久化

RDB和AOF持久化的区别：使用RDB持久化会有数据丢失的风险，但是数据恢复的速度快；使用AOF持久化可以保证数据的完整性，但数据恢复的速度慢。

特性 \ 方式RDB（Redis DataBase）AOF（Append Only File）
启动优先级低高
文件体积小大
恢复性能速度快速度慢
数据安全性丢失上次保存点之后的数据因配置策略而不同

在Redis 4之后的版本新增了AOF+RDB混合模式，先使用RDB存储快照，然后使用AOF持久化记录所有的写操作，当满足重写策略或手动触发重写的时候，将最新的数据存储为新的RDB记录。重启服务时会从RDB和AOF两部分恢复数据，既保证了数据的完整性，又提高了数据恢复的性能。

开启AOF+RDB混合模式持久化的配置命令如下：

# redis.conf
aof-use-rdb-preamble yes

只要在redis.conf配置文件中写入上面这行代码就可以开启AOF+RDB混合模式。(注意此模式在Redis 4及以上版本才支持)。在 redis 4 刚引入时，默认是关闭混合持久化的，但是在 redis 5 中默认已经打开了。

混合持久化并不是一种全新的持久化方式，而是对已有方式的优化。混合持久化只发生于 AOF 重写过程。使用了混合持久化，重写后的新 AOF 文件前半段是 RDB 格式的全量数据，后半段是 AOF 格式的增量数据。

  • 开启混合模式后，在bgrewriteaof命令之后会在AOF文件中以RDB格式写入当前最新的数据，之后的写操作继续以AOF的追加形式追加写命令。当Redis重启的时候，先加载RDB的部分再加载剩余的AOF部分。

  • 混合持久化本质是通过 AOF 后台重写（bgrewriteaof 命令）完成的，不同的是当开启混合持久化时，fork 出的子进程先将当前全量数据以 RDB 方式写入新的 AOF 文件，然后再将 AOF 重写缓冲区（aof_rewrite_buf_blocks）的增量命令以 AOF 方式写入到文件，写入完成后通知主进程将新的含有 RDB 格式和 AOF 格式的 AOF 文件替换旧的的 AOF 文件。

优点：结合 RDB 和 AOF 的优点, 更快的重写和恢复。

缺点：AOF 文件里面的 RDB 部分不再是 AOF 格式，可读性差。

RDB、AOF、混合持久，我应该用哪一个？

持久化策略的选择

一般来说， 如果想尽量保证数据安全性， 你应该同时使用 RDB 和 AOF 持久化功能，同时可以开启混合持久化。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。如果你的数据是可以丢失的，则可以关闭持久化功能，在这种情况下，Redis 的性能是最高的

使用 Redis 通常都是为了提升性能，而如果为了不丢失数据而将 appendfsync 设置为 always 级别时，对 Redis 的性能影响是很大的，在这种不能接受数据丢失的场景，其实可以考虑直接选择 MySQL 等类似的数据库。

服务启动时如何加载持久化数据?

简单来说，如果同时启用了 AOF 和 RDB，Redis 重新启动时，会使用 AOF 文件来重建数据集，因为通常来说，AOF 的数据会更完整。

而在引入了混合持久化之后，使用 AOF 重建数据集时，会通过文件开头是否为“REDIS”来判断是否为混合持久化

具体流程如下图所示：


Redis的数据类型

Redis⽀持五种数据类型：String（字符串），hash（哈希），list（列表），set（集合）以及 zset（sorted set：有序集合） 等

REDIS data-types-intro：http://redis.cn/topics/data-types-intro.html

Redis数据类型相关的通用命令：

# 通常用SET command 和 GET command来设置和获取字符串值
> set mykey somevalue 
> get mykey

# SET 命令有些有趣的操作，例如，当key存在时SET会失败，或相反的，当key不存在时它只会成功
> set mykey newval nx    #(nil)
> set mykey newval xx    # OK

# 使用MSET和MGET命令, 一次存储或获取多个key对应的值 (MGET 命令返回由值组成的数组)
> mset a 10 b 20 c 30
> mget a b c            

# 使用EXISTS命令返回1或0标识给定key的值是否存在，使用DEL命令可以删除key对应的值
> set mykey hello
> exists mykey                 # (integer)1
> del mykey                    # (integer)1
> exists mykey                 # (integer)0

# TYPE命令可以返回key对应的值的存储类型：
> set mykey x                  # OK
> type mykey                   # string
> del mykey                    # (integer) 1
> type mykey                   # none

# Redis超时:数据在限定时间内存活 （可以对key设置一个超时时间，当这个时间到达后会被删除）
> set key some-value           # OK
> expire key 5                 # (integer) 1     设置过期时间（默认单位为seconds）
> get key (immediately)        # "some-value"
> get key (after some time)    # (nil)

# 也可以再次调用这个命令来改变超时时间，使用PERSIST命令去除超时时间 （TTL命令用来查看key对应的值剩余存活时间）
> set key 100 ex 10            # OK  设置带过期时间的数据 或 改变超时时间 （默认单位为seconds）
> ttl key                      # (integer) 9  查看剩余时间, -1永不过期, -2过期

Redis Strings

二进制安全的字符串、Commands：https://redis.io/commands/?group=string

> set rekey data              # 设置已经存在的key ,会覆盖
> setnx rekey data            # 设置已经存在的key ,不会覆盖

> append key value            # 合并字符串,将value合并到key对应的值上
> strlen key                  # 字符串长度

> incr key                    # 累加1 (类似 a+=1 的效果)
> decr key                    # 累减1
> incrby key num              # 累加给定数值
> decrby key num              # 累减给定数值

> getrange key start end      # 截取数据, end=-1代表到最后
> setrange key start newdata  # 从start位置开始替换数据

应用场景：

  • 缓存 token （或类似的单个值的缓存）

  • 作为计数器：如统计网站的访问量（日访问量 = 日pv，page view），通过incr这个指令来做

    还有用户的总点赞数、关注数、粉丝数、帖子的评论数、热度、文章的阅读数和收藏数等

  • 其他所有的数据结构最后都可以使用String来实现


Redis Hashes

REDIS data-types-intro：http://redis.cn/topics/data-types-intro.html#hashes

Redis hash ：由field和关联的value组成的map。field和value都是字符串的。

Redis hash 看起来就像一个 “hash” 的样子，由键值对组成，类似map ,存储结构化数据结构,比如存储一个对象 (不能有嵌套对象)

Hash 便于表示 objects，实际上，你可以放入一个 hash 的域数量实际上没有限制（除了可用内存以外）


# `HMSET` 指令设置 hash 中的多个域：
> hmset user:1001 username zhangsan birthday 1999 verified 1
OK

> type user:1001                    # hash

> hget user:1001 username           #  "zhangsan"   `HGET` 取回单个域。

> hmget user:1001 username other    # `HMGET` 和 `HGET` 类似，但返回一系列值：
1) "zhangsan"
2) (nil)

> hgetall user:1001
1) "username"
2) "zhangsan"
3) "birthday"
4) "1999"
5) "verified"
6) "1"

> hincrby user age 2             #累加属性
> hincrbyfloat user age2.2       #累加属性

> hlen user                      #有多少个属性
> hexists user age               #判断属性是否存在
> hkeys user                     #获得所有属性
> hvals user                     #获得所有值
> hdel user field1 field2        #删除指定的对象属性

应用场景：

  • hash这种数据结构，可以天然的帮助我们存储对象

    例如登录之后，存储用户这个对象的信息，电商应用中，缓存购物车信息

Redis lists

REDIS data-types-intro：http://redis.cn/topics/data-types-intro.html#lists

list 按插入顺序排序的字符串元素的集合。 Redis lists基于Linked Lists实现。

这意味着即使在一个list中有数百万个元素，在头部或尾部添加一个元素的操作，其时间复杂度也是常数级别的。
用LPUSH 命令在十个元素的list头部添加新元素，和在千万元素list头部添加新元素的速度相同。

那么，坏消息是什么？在数组实现的list中利用索引访问元素的速度极快，而同样的操作在linked list实现的list上没有那么快。

Redis Lists用linked list实现的原因是：对于数据库系统来说，至关重要的特性是：能非常快的在很大的列表上添加元素。
另一个重要因素是，正如你将要看到的：Redis lists能在常数时间取得常数长度。

如果快速访问集合元素很重要，建议使用可排序集合(sorted sets)。可排序集合我们会随后介绍。

lpush list1 pig cow sheep chicken duck
lpush userList 1 2 3 4 5         #构建一个list ,从左边开始存入数据(最后存入的数据在最左面)
rpush userList 1 2 3 4 5         #构建一个list ,从右边开始存入数据(最后存入的数据在最右面)

llen list                        #list长度
lindex list index                #获取list指定下标的值
lset list index value            #把某个下标的值替换

lrange list start end            #获得数据 (-1表示最后一个元素，-2表示list中的倒数第二个元素，以此类推)

lpop                             #从左侧开始拿出(并删除)一个数据
rpop                             #从右侧开始拿出(并删除)一个数据 

lrem list num value              #删除num个相同的value

ltrim list start end             #把list从左边截取指定长度,并赋值给原来的list

linsert list before/after value newValue  #在value的前/后插入一个新的值

应用场景：

  • 可以用作消息队列
  • 可以用作消息未读清单（例如：bilibili）

key 的自动创建和删除 :

目前为止，在我们的例子中，我们没有在推入元素之前创建空的 list，或者在 list 没有元素时删除它。在 list 为空时删除 key，并在用户试图添加元素（比如通过 LPUSH）而键不存在时创建空 list，是 Redis 的职责。

这不光适用于 lists，还适用于所有包括多个元素的 Redis 数据类型 – Sets, Sorted Sets 和 Hashes。

基本上，我们可以用三条规则来概括它的行为：

  1. 当我们向一个聚合数据类型中添加元素时，如果目标键不存在，就在添加元素前创建空的聚合数据类型。
  2. 当我们从聚合数据类型中移除元素时，如果值仍然是空的，键自动被销毁。
  3. 对一个空的 key 调用一个只读的命令，比如 LLEN （返回 list 的长度），或者一个删除元素的命令，将总是产生同样的结果。该结果和对一个空的聚合类型做同个操作的结果是一样的。

规则 1 示例：


> del mylist                       # (integer) 1

> lpush mylist 1 2 3               # (integer) 3

但是，我们不能对存在但类型错误的 key 做操作：


> set foo bar 
OK 

> lpush foo 1 2 3 
(error) WRONGTYPE Operation against a key holding the wrong kind of value 

> type foo 
string

规则 2 示例:


> lpush mylist 1 2 3         # (integer) 3

> exists mylist              # (integer) 1

> lpop mylist                # "3"
> lpop mylist                # "2"
> lpop mylist                # "1"

> exists mylist              # (integer) 0

所有的元素被弹出之后， key 不复存在。

规则 3 示例:

> del mylist            # (integer) 0

> llen mylist           # (integer) 0

> lpop mylist           # (nil)

Redis Sets

REDIS data-types-intro：http://redis.cn/topics/data-types-intro.html#sets

set 集合, Redis Set 是 String 的无序排列 (不重复且无序的字符串元素的集合)

# SADD 指令把新的元素添加到 set 中
sadd set1 cow sheep pig duck sheep     #新建集合并向其中添加不重复的元素

srandmember set1 2                     #随机获取集合中的两个元素
smembers set1                          #查看全部集合元素

scard set1                             #统计个数
sismember set1 pig                     #判断pig是否为set1的元素 (一个特定的元素是否存在？)

srem set1 pig                          #删除set1中的pig
spop set1 2                            #随机删除两个元素

smove set2 set1 10                     #将set2中的10转移到set1中


# 求差集 （即剔除set1 中 set1和set2交集 的那部分）
# 也可以说返回set1中存在而set2中不存在的元素 
sdiff set1 set2                        

sinter set1 set2                       #求交集
sunion set1 set2                       #求并集

应用场景：

  • 利用随机的特性，可以帮助我们 抽奖、点名、投票等等
  • 利用set的并集特性，求共同的好友，进行好友推荐等业务

Redis Sorted sets

REDIS data-types-intro：http://redis.cn/topics/data-types-intro.html#sorted-sets

Sorted sets are a data type which is similar to a mix between a Set and a Hash.

Like sets, sorted sets are composed of unique, non-repeating string elements, so in some sense a sorted set is a set as well.

every element in a sorted set is associated with a floating point value, called the score (this is why the type is also similar to a hash, since every element is mapped to a value).


zadd zset 10 value1 20 value2 30 value3            #设置member和对应的分数

zrange zset 0 -1                                   #查看所有zset中的内容
zrange zset 0 -1 withscores                        #...带有分数

zrank zset value                                   #获得对应的下标、The rank (or index) is 0-based
zscore zset value                                  #获得对应的分数

zcard zset                                         #统计个数
zcount zset 分数1 分数2                             #统计个数[包含边界]

zrangebyscore zset分数1 分数2                       #查询分数之间的member(包含分数1 分数2)
zrangebyscore zset (分数1 (分数2                    #查询分数之间的member (不包含分数1和分数2 )

# 查询分数之间的member(包含分数1 分数2) ,获得的结果集再次根据下标区间做查询
zrangebyscore zset 分数1 分数2 limit start end      

zrem zset value                                    #删除member

应用场景：

  • 积分排行榜、新闻排行榜、直播打赏排名等
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