redis基础

本文是 tutorialspoint 提供的 redis 教程的学习笔记。

1 redis 数据类型

1.1 string 类型

redis的string是字节流(sequence of bytes),是二进制安全的,它有一个给定的长度,不会被任何字符终止符截断。单个string支持的最大长度为512MB。因此可以存放任意小于512MB的数据在单个string中。

操作示例

redis 127.0.0.1:6379> SET name "tutorialspoint"
OK
redis 127.0.0.1:6379> GET name
"tutorialspoint"

string 类型的更多操作命令详见 redis string

1.2 hash 类型

redis 的 hash 是一个键值对(key value pairs)集合。它们是从字段(string field)到值(string value)的映射。因此它可以用来表示一个对象(object)。

操作示例

redis 127.0.0.1:6379> HMSET user:1 username tutorialspoint password tutorialspoint points 200
OK
redis 127.0.0.1:6379> HGETALL user:1
1) "username"
2) "tutorialspoint"
3) "password"
4) "tutorialspoint"
5) "points"
6) "200"

hash 类型的更多操作命令详见 redis hash

1.3 list 类型

redis 的 list 是一个 string 链表,按照插入顺序排列。支持从头部和尾部插入元素。

操作示例

redis 127.0.0.1:6379> lpush tutoriallist redis
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> lpush tutoriallist mongodb
(integer) 2
redis 127.0.0.1:6379> lpush tutoriallist rabitmq
(integer) 3
redis 127.0.0.1:6379> lrange tutoriallist 0 10

1) "rabitmq"
2) "mongodb"
3) "redis"

list 类型的更多操作命令详见 redis list

1.4 set 类型

redis 的 set 是多个 string 的无序集合。其增加、删除、测试操作成员的时间复杂度是 O(1) 。set 中的元素不会重复。

操作示例

redis 127.0.0.1:6379> sadd tutoriallist redis
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> sadd tutoriallist mongodb
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> sadd tutoriallist rabitmq
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> sadd tutoriallist rabitmq
(integer) 0
redis 127.0.0.1:6379> smembers tutoriallist

1) "rabitmq"
2) "mongodb"
3) "redis"

set 类型的更多操作命令详见 redis set

1.5 sorted set 类型

redis 的 sorted set 与其 set 类似,无重复元素的 string 集合。区别在于,每个 sorted set 中的成员都关联上一个分数(score),这个分数用于对成员进行排序。其中的每个成员都是唯一的,成员的分数可以重复。

操作示例

redis 127.0.0.1:6379> zadd tutoriallist 0 redis
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> zadd tutoriallist 0 mongodb
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> zadd tutoriallist 0 rabitmq
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> zadd tutoriallist 0 rabitmq
(integer) 0
redis 127.0.0.1:6379> ZRANGEBYSCORE tutoriallist 0 1000

1) "redis"
2) "mongodb"
3) "rabitmq"

sorted set 类型的更多操作命令详见 redis sorted set

2 redis 实用功能

2.1 HyperLogLog 集合计数

HyperLogLog 是一种用于实现粗略统计集合(set)中元素个数的算法。它的优点在于空间复杂度为O(1),仅需要使用很少的定量的内存即可实现唯一性(unique)元素的统计。每个 key 的内存大约为 12kb,误差率为 0.81% 。

操作示例

redis 127.0.0.1:6379> PFADD tutorials "redis"
1) (integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> PFADD tutorials "mongodb"
1) (integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> PFADD tutorials "mysql"
1) (integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> PFCOUNT tutorials
(integer) 3

HyperLogLog 的更多操作命令详见 redis HyperLogLog

2.2 Publish Subscribe 消息队列

redis 的 Pub/Sub 是一种消息分发系统。由发送方(publisher)产生消息,由接收方(subscriber)接收消息,消息传递的通路叫做信道(channel)。

消息接收操作示例

redis 127.0.0.1:6379> SUBSCRIBE redisChat
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"
2) "redisChat"
3) (integer) 1

消息发送操作示例

redis 127.0.0.1:6379> PUBLISH redisChat "Redis is a great caching technique"
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> PUBLISH redisChat "Learn redis by tutorials point"
(integer) 1
1) "message"
2) "redisChat"
3) "Redis is a great caching technique"
1) "message"
2) "redisChat"
3) "Learn redis by tutorials point"

PubSub 的更多操作命令详见 redis PubSub

2.3 Transaction 事务

redis 的 transcation 允许在单步中执行多条命令。transcation 有如下两条特点:

  1. 所有在 transcation 中的命令会作为一条独立的操作有序执行,不能在 transcation 中处理其他客户端的请求;
  2. transcation 是原子化操作,这意味着,这些命令要么全部执行,要么全部不执行。

transcation 操作示例

redis 127.0.0.1:6379> MULTI
OK
redis 127.0.0.1:6379> SET tutorial redis
QUEUED
redis 127.0.0.1:6379> GET tutorial
QUEUED
redis 127.0.0.1:6379> INCR visitors
QUEUED
redis 127.0.0.1:6379> EXEC
1) OK
2) "redis"
3) (integer) 1

transaction 的更多操作命令详见 redis transcation

2.4 Scripting 脚本编程

redis 支持使用 lua 脚本进行编程,redis 从2.6.0版本开始中内置了 lua 脚本解释器。

script 操作示例

redis 127.0.0.1:6379> EVAL "return {KEYS[1],KEYS[2],ARGV[1],ARGV[2]}" 2 key1 key2 first second
1) "key1"
2) "key2"
3) "first"
4) "second"

scripting 的更多操作命令详见 redis scripting

3 使用辅助命令

3.1 connection 相关命令

connection 命令主要用于管理客户端与服务端的链接。

操作示例:

redis 127.0.0.1:6379> AUTH "password"
OK
redis 127.0.0.1:6379> PING
PONG

connection 的更多操作命令详见 redis connection

3.2 server 相关命令

server 命令主要用于对服务端进行管理。

使用 INFO 命令查看服务端配置。

redis 127.0.0.1:6379> INFO

# Server
redis_version:2.8.13
redis_git_sha1:00000000
redis_git_dirty:0
redis_build_id:c2238b38b1edb0e2
redis_mode:standalone
os:Linux 3.5.0-48-generic x86_64
...

server 的更多操作命令详见 redis server

4 高级用法

4.1 备份数据库

使用 SAVE 命令创建当前数据库数据的备份。操作示例如下:

127.0.0.1:6379> SAVE
OK

以上命令会在 redis 目录中生成 dump.rdb 文件。
我在练习时使用了 docker 版的 redis,将 container 中的文件拷贝到 host 的操作为:

docker cp <container name>:/path/inside /path/outside

在恢复数据时,将 dump.rdb 放在 redis 目录后再启动 redis 服务即可。使用 CONFIG 命令获取 redis 目录路径。

127.0.0.1:6379> CONFIG get dir
1) "dir"
2) "/user/tutorialspoint/redis-2.8.13/src"

4.2 设置连接密码

为 redis 设置密码,在客户端链接后需要输入密码才能操作数据库。
查看当前密码

127.0.0.1:6379> CONFIG get requirepass
1) "requirepass"
2) ""

默认情况下,密码是空的,在客户端连接后也就不需要做验证。

设置密码

127.0.0.1:6379> CONFIG set requirepass "tutorialspoint"
OK

密码设置是即时生效的,当前链接的客户端都会要求输入密码验证后才可以进行后续操作。验证密码的操作示例。

127.0.0.1:6379> AUTH password

4.3 性能测试

redis 提供了 redis-benchmark 工具对性能进行测试。

操作示例

redis-benchmark -n 100000

PING_INLINE: 141043.72 requests per second
PING_BULK: 142857.14 requests per second
SET: 141442.72 requests per second
GET: 145348.83 requests per second
INCR: 137362.64 requests per second
LPUSH: 145348.83 requests per second
LPOP: 146198.83 requests per second
SADD: 146198.83 requests per second
SPOP: 149253.73 requests per second
LPUSH (needed to benchmark LRANGE): 148588.42 requests per second
LRANGE_100 (first 100 elements): 58411.21 requests per second
LRANGE_300 (first 300 elements): 21195.42 requests per second
LRANGE_500 (first 450 elements): 14539.11 requests per second
LRANGE_600 (first 600 elements): 10504.20 requests per second
MSET (10 keys): 93283.58 requests per second

更详细的操作说明可以参考 redis benchmark

4.4 客户端链接

客户端在连入后会发生如下操作:

  • 客户端的 socket 被设置为非阻塞模式(non-blocking),由于 redis 使用了多路服用技术和非阻塞 I/O;
  • 将 socket 设置为 TCP_NODELAY ,以确保在链接中没有延迟;
  • 创建一个可读文件事件,这样 redis 就能在客户端有查询时读取 socket 中的数据。

读取允许客户端的最大数目,操作示例如下:

config get maxclients
1) "maxclients"
2) "10000"

对于客户端的更多操作可以参考 redis client

4.5 流水线

redis 是一个 TCP 服务器,使用请求应答(request/response)协议。客户端和服务端的交互步骤为:

  • 客户端向服务端发送请求,然后读取 socket,通常是以阻塞的(blocking)方式,等待服务端的回应
  • 服务端接收并处理该请求,并将该结果传回客户端。

使用流水线的意义在于,客户端可以同时将多个 request 发送给服务端,而不必等待每次操作的回执。流水线的使用大大提升了协议的性能。

操作示例

$(echo -en "PING\r\n SET tutorial redis\r\nGET tutorial\r\nINCR
visitor\r\nINCR visitor\r\nINCR visitor\r\n"; sleep 10) | nc localhost 6379
+PONG
+OK
redis
:1
:2
:3

4.6 数据库分区

分区操作是将数据分割在多个 redis 实例(instance)中,每个实例中只存储一部分键值(key)。

分区的优点:

  • 支持更大的数据库存储,使用使用多台计算机的内存,不必局限与单台计算机的内存容量;
  • 将处理要求分散在多个CPU核心(core)和多台计算机,将带宽要求分散在多台主机和多台适配器(adapter)中。

分区的缺点:

  • 不能使用涉及到多个键值(key)的操作,例如,不能对分在两个分区的 set 执行 INTERSECTION 操作
  • 不能使用涉及到多个 key 的 transaction 事务;
  • 分区的划分粒度(granularity)为键值(key),即不能将一个 key 的数据分在两个分区中;
  • 使用分区后,数据的操作会更加复杂,需要处理多个 rdb/aof 文件,在备份数据时,需要聚合多个实例和主机中的持久化数据;
  • 对数据库进行扩容和缩减的操作也很复杂,redis 集群支持在运行时(runtime)增加或减少节点(node)

5 参考资料

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