Redis學習筆記

Redis 是完全開源免費的，遵守BSD協議，是一個高性能的key-value數據庫。

Redis 與其他 key - value 緩存產品有以下三個特點：

1）Redis支持數據的持久化，可以將內存中的數據保存在磁盤中，重啟的時候可以再次加載進行使用。

2）Redis不僅僅支持簡單的key-value類型的數據，同時還提供list，set，zset，hash等數據結構的存儲。

3）Redis支持數據的備份，即master-slave模式的數據備份。

Redis 優勢

1）性能極高 – Redis能讀的速度是110000次/s,寫的速度是81000次/s 。

2）豐富的數據類型 – Redis支持二進制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 數據類型操作。

3）原子 – Redis的所有操作都是原子性的，同時Redis還支持對幾個操作全並後的原子性執行。

4）豐富的特性 – Redis還支持 publish/subscribe, 通知, key 過期等等特性。

Redis與其他key-value存儲有什麼不同？

Redis有著更為複雜的數據結構並且提供對他們的原子性操作，這是一個不同於其他數據庫的進化路徑。Redis的數據類型都是基於基本數據結構的同時對程序員透明，無需進行額外的抽象。

Redis運行在內存中但是可以持久化到磁盤，所以在對不同數據集進行高速讀寫時需要權衡內存，因為數據量不能大於硬件內存。在內存數據庫方面的另一個優點是，相比在磁盤上相同的複雜的數據結構，在內存中操作起來非常簡單，這樣Redis可以做很多內部複雜性很強的事情。同時，在磁盤格式方面他們是緊湊的以追加的方式產生的，因為他們並不需要進行隨機訪問。

Window 下安裝

下載地址：https://github.com/MSOpenTech/redis/releases。

Redis 支持 32 位和 64 位。這個需要根據你係統平臺的實際情況選擇，這裡我們下載 Redis-x64-xxx.zip壓縮包到 C 盤，解壓後，將文件夾重新命名為 redis。

服務啟動：打開cmd窗口，cd命令到redis安裝目錄，運行redis-server.exe redis.windows.conf

參數說明

redis.conf 配置項說明如下：

1. Redis默認不是以守護進程的方式運行，可以通過該配置項修改，使用yes啟用守護進程

daemonize no

2. 當Redis以守護進程方式運行時，Redis默認會把pid寫入/var/run/redis.pid文件，可以通過pidfile指定

pidfile /var/run/redis.pid

3. 指定Redis監聽端口，默認端口為6379，作者在自己的一篇博文中解釋了為什麼選用6379作為默認端口，因為6379在手機按鍵上MERZ對應的號碼，而MERZ取自意大利歌女Alessia Merz的名字

port 6379

4. 綁定的主機地址

bind 127.0.0.1

5.當 客戶端閒置多長時間後關閉連接，如果指定為0，表示關閉該功能

timeout 300

6. 指定日誌記錄級別，Redis總共支持四個級別：debug、verbose、notice、warning，默認為verbose

loglevel verbose

7. 日誌記錄方式，默認為標準輸出，如果配置Redis為守護進程方式運行，而這裡又配置為日誌記錄方式為標準輸出，則日誌將會發送給/dev/null

logfile stdout

8. 設置數據庫的數量，默認數據庫為0，可以使用SELECT 命令在連接上指定數據庫id

databases 16

9. 指定在多長時間內，有多少次更新操作，就將數據同步到數據文件，可以多個條件配合

save

Redis默認配置文件中提供了三個條件：

save 900 1

save 300 10

save 60 10000

分別表示900秒（15分鐘）內有1個更改，300秒（5分鐘）內有10個更改以及60秒內有10000個更改。

10. 指定存儲至本地數據庫時是否壓縮數據，默認為yes，Redis採用LZF壓縮，如果為了節省CPU時間，可以關閉該選項，但會導致數據庫文件變的巨大

rdbcompression yes

11. 指定本地數據庫文件名，默認值為dump.rdb

dbfilename dump.rdb

12. 指定本地數據庫存放目錄

dir ./

13. 設置當本機為slav服務時，設置master服務的IP地址及端口，在Redis啟動時，它會自動從master進行數據同步

slaveof

14. 當master服務設置了密碼保護時，slav服務連接master的密碼

masterauth

15. 設置Redis連接密碼，如果配置了連接密碼，客戶端在連接Redis時需要通過AUTH 命令提供密碼，默認關

requirepass foobared

16. 設置同一時間最大客戶端連接數，默認無限制，Redis可以同時打開的客戶端連接數為Redis進程可以打開的最大文件描述符數，如果設置 maxclients 0，表示不作限制。當客戶端連接數到達限制時，Redis會關閉新的連接並向客戶端返回max number of clients reached錯誤信息

maxclients 128

17. 指定Redis最大內存限制，Redis在啟動時會把數據加載到內存中，達到最大內存後，Redis會先嚐試清除已到期或即將到期的Key，當此方法處理 後，仍然到達最大內存設置，將無法再進行寫入操作，但仍然可以進行讀取操作。Redis新的vm機制，會把Key存放內存，Value會存放在swap區

maxmemory

18. 指定是否在每次更新操作後進行日誌記錄，Redis在默認情況下是異步的把數據寫入磁盤，如果不開啟，可能會在斷電時導致一段時間內的數據丟失。因為 redis本身同步數據文件是按上面save條件來同步的，所以有的數據會在一段時間內只存在於內存中。默認為no

appendonly no

19. 指定更新日誌文件名，默認為appendonly.aof

appendfilename appendonly.aof

20. 指定更新日誌條件，共有3個可選值：

no：表示等操作系統進行數據緩存同步到磁盤（快）

always：表示每次更新操作後手動調用fsync()將數據寫到磁盤（慢，安全）

everysec：表示每秒同步一次（折衷，默認值）

appendfsync everysec

21. 指定是否啟用虛擬內存機制，默認值為no，簡單的介紹一下，VM機制將數據分頁存放，由Redis將訪問量較少的頁即冷數據swap到磁盤上，訪問多的頁面由磁盤自動換出到內存中（在後面的文章我會仔細分析Redis的VM機制）

vm-enabled no

22. 虛擬內存文件路徑，默認值為/tmp/redis.swap，不可多個Redis實例共享

vm-swap-file /tmp/redis.swap

23. 將所有大於vm-max-memory的數據存入虛擬內存,無論vm-max-memory設置多小,所有索引數據都是內存存儲的(Redis的索引數據 就是keys),也就是說,當vm-max-memory設置為0的時候,其實是所有value都存在於磁盤。默認值為0

vm-max-memory 0

24. Redis swap文件分成了很多的page，一個對象可以保存在多個page上面，但一個page上不能被多個對象共享，vm-page-size是要根據存儲的 數據大小來設定的，作者建議如果存儲很多小對象，page大小最好設置為32或者64bytes；如果存儲很大大對象，則可以使用更大的page，如果不 確定，就使用默認值

vm-page-size 32

25. 設置swap文件中的page數量，由於頁表（一種表示頁面空閒或使用的bitmap）是在放在內存中的，，在磁盤上每8個pages將消耗1byte的內存。

vm-pages 134217728

26. 設置訪問swap文件的線程數,最好不要超過機器的核數,如果設置為0,那麼所有對swap文件的操作都是串行的，可能會造成比較長時間的延遲。默認值為4

vm-max-threads 4

27. 設置在向客戶端應答時，是否把較小的包合併為一個包發送，默認為開啟

glueoutputbuf yes

28. 指定在超過一定的數量或者最大的元素超過某一臨界值時，採用一種特殊的哈希算法

hash-max-zipmap-entries 64

hash-max-zipmap-value 512

29. 指定是否激活重置哈希，默認為開啟（後面在介紹Redis的哈希算法時具體介紹）

activerehashing yes

30. 指定包含其它的配置文件，可以在同一主機上多個Redis實例之間使用同一份配置文件，而同時各個實例又擁有自己的特定配置文件

include /path/to/local.conf

Redis 數據類型

Redis支持五種數據類型：string（字符串），hash（哈希），list（列表），set（集合）及zset(sorted set：有序集合)。

String（字符串）

string是redis最基本的類型，你可以理解成與Memcached一模一樣的類型，一個key對應一個value。

string類型是二進制安全的。意思是redis的string可以包含任何數據。比如jpg圖片或者序列化的對象 。

string類型是Redis最基本的數據類型，一個鍵最大能存儲512MB。

使用SET命令設置鍵的值，例如：SET name "runoob"

使用GET命令獲取鍵的值，例如：GET name

注意：一個鍵最大能存儲512MB。

Hash（哈希）

Redis hash 是一個鍵名對集合。

Redis hash是一個string類型的field和value的映射表，hash特別適合用於存儲對象。

使用HMSET命令設置對象信息，例如：HMSET user:001 usercode dev password abc888，user:001為鍵key

使用HGETALL命令獲取對象信息，例如：HGETALL user:001

注意：每個 hash 可以存儲 232 -1 鍵值對（40多億）。

List（列表）

Redis 列表是簡單的字符串列表，按照插入順序排序。你可以添加一個元素到列表的頭部（左邊）或者尾部（右邊）。

使用LPUSH命令添加list值，例如：

lpush templist zhangsan

lpush templist lisi

lpush templist wangwu

給templist添加了三個值：zhangsan、lisi、wangwu

使用LRANGE命令遍歷list的值，例如：lrange templist 0 10

輸出：

1) "wangwu"

2) "lisi"

3) "zhangsan"

注意：列表最多可存儲 232 - 1 元素 (4294967295, 每個列表可存儲40多億)。

Set（集合）

Redis的Set是string類型的無序集合。

集合是通過哈希表實現的，所以添加，刪除，查找的複雜度都是O(1)。

使用SADD命令添加一個string元素到，key對應的set集合中，成功返回1，如果元素已經在集合中返回0，key對應的set不存在返回錯誤。

例如：

sadd tempset zhangsan

sadd tempset wangwu

sadd tempset lisi

sadd tempset lisi

給tempset添加了四個值：zhangsan、wangwu、lisi、lisi，但lisi添加了兩次，根據集合內元素的唯一性，第二次插入的元素將被忽略。

使用SMEMBERS命令獲取set值，例如：smembers tempset

注意：集合中最大的成員數為 232 - 1(4294967295, 每個集合可存儲40多億個成員)

zset(sorted set：有序集合)

Redis zset 和 set 一樣也是string類型元素的集合,且不允許重複的成員。

不同的是每個元素都會關聯一個double類型的分數。redis正是通過分數來為集合中的成員進行從小到大的排序。

zset的成員是唯一的,但分數(score)卻可以重複。

使用zadd命令添加元素到集合，元素在集合中存在則更新對應score。

例如：

zadd tempzset 0 zhangsan

zadd tempzset 0 lisi

zadd tempzset 0 wangwu

zadd tempzset 0 lisi

給tempzset添加了四個值：zhangsan、lisi、wangwu、lisi，但集合內元素的唯一性，第二次插入的元素將被忽略。

使用ZRANGEBYSCORE命令獲取zset值，例如：zrangebyscore tempzset 0 1000

HyperLogLog

Redis 在 2.8.9 版本添加了 HyperLogLog 結構。

Redis HyperLogLog 是用來做基數統計的算法，HyperLogLog 的優點是，在輸入元素的數量或者體積非常非常大時，計算基數所需的空間總是固定的、並且是很小的。在 Redis 裡面，每個HyperLogLog鍵只需要花費12KB內存，就可以計算接近2^64個不同元素的基數。這和計算基數時，元素越多耗費內存就越多的集合形成鮮明對比。但是，因為HyperLogLog只會根據輸入元素來計算基數，而不會儲存輸入元素本身，所以HyperLogLog不能像集合那樣，返回輸入的各個元素。

使用PFADD命令添加值，例如：

pfadd mypf zhangsan

pfadd mypf lisi

使用PFCOUNT命令獲取數量，例如：pfcount mypf

使用PFMERGE命令合併HyperLogLog，例如：

pfadd mypf2 wangwu

pfmerge mypf mypf2 --將mypf2合併到mypf中

Redis 發佈訂閱

Redis 發佈訂閱(pub/sub)是一種消息通信模式：發送者(pub)發送消息，訂閱者(sub)接收消息。

Redis 客戶端可以訂閱任意數量的頻道。

下圖展示了頻道 channel1 ， 以及訂閱這個頻道的三個客戶端 —— client2 、 client5 和 client1 之間的關係：

當有新消息通過 PUBLISH 命令發送給頻道 channel1 時， 這個消息就會被髮送給訂閱它的三個客戶端：

例如：

創建一個訂閱頻道為mychat：subscribe mychat

開啟另外一個redis客戶端，然後發佈消息：publish mychat 'hello word!'

訂閱者的客戶端會顯示如下消息：

Reading messages... (press Ctrl-C to quit)

1) "subscribe"

2) "mychat"

3) (integer) 1

1) "message"

2) "mychat"

3) "hello word!"

發佈訂閱命令：

PSUBSCRIBE：訂閱一個或多個符合給定模式的頻道

PUBSUB：查看訂閱與發佈系統狀態

PUBLISH：將信息發送到指定的頻道

PUNSUBSCRIBE：退訂所有給定模式的頻道

SUBSCRIBE：訂閱給定的一個或多個頻道的信息

UNSUBSCRIBE：指退訂給定的頻道

Redis 事務

Redis 事務可以一次執行多個命令， 並且帶有以下兩個重要的保證：

事務是一個單獨的隔離操作：事務中的所有命令都會序列化、按順序地執行。事務在執行的過程中，不會被其他客戶端發送來的命令請求所打斷。

事務是一個原子操作：事務中的命令要麼全部被執行，要麼全部都不執行。

一個事務從開始到執行會經歷以下三個階段：

開始事務

命令入隊

執行事務

Redis 事務命令：

DISCARD：取消事務，放棄執行事務塊內的所有命令。

EXEC：執行所有事務塊內的命令。

MULTI：標記一個事務塊的開始。

UNWATCH：取消 WATCH 命令對所有 key 的監視。

WATCH：監視一個(或多個) key ，如果在事務執行之前這個(或這些) key 被其他命令所改動，那麼事務將被打斷。

Redis 連接命令：

AUTH password：驗證密碼是否正確

ECHO message：打印字符串

PING：查看服務是否運行

QUIT：關閉當前連接

SELECT index：切換到指定的數據庫

Redis 服務器命令：

BGREWRITEAOF：異步執行一個 AOF（AppendOnly File） 文件重寫操作

BGSAVE：在後臺異步保存當前數據庫的數據到磁盤

CLIENT KILL [ip:port] [ID client-id]：關閉客戶端連接

CLIENT LIST：獲取連接到服務器的客戶端連接列表

CLIENT GETNAME：獲取連接的名稱

CLIENT PAUSE timeout：在指定時間內終止運行來自客戶端的命令

CLIENT SETNAME connection-name：設置當前連接的名稱

CLUSTER SLOTS：獲取集群節點的映射數組

COMMAND：獲取 Redis 命令詳情數組

COMMAND COUNT：獲取 Redis 命令總數

COMMAND GETKEYS：獲取給定命令的所有鍵

TIME：返回當前服務器時間

COMMAND INFO command-name [command-name ...]：獲取指定 Redis 命令描述的數組

CONFIG GET parameter：獲取指定配置參數的值

CONFIG REWRITE：對啟動 Redis 服務器時所指定的 redis.conf 配置文件進行改寫

CONFIG SET parameter value：修改 redis 配置參數，無需重啟

CONFIG RESETSTAT：重置 INFO 命令中的某些統計數據

DBSIZE：返回當前數據庫的 key 的數量

DEBUG OBJECT key：獲取 key 的調試信息

DEBUG SEGFAULT：讓 Redis 服務崩潰

FLUSHALL：刪除所有數據庫的所有key

FLUSHDB：刪除當前數據庫的所有key

INFO [section]：獲取 Redis 服務器的各種信息和統計數值

LASTSAVE：返回最近一次 Redis 成功將數據保存到磁盤上的時間，以 UNIX 時間戳格式表示

MONITOR：實時打印出 Redis 服務器接收到的命令，調試用

ROLE：返回主從實例所屬的角色

SAVE：異步保存數據到硬盤

SHUTDOWN [NOSAVE] [SAVE]：異步保存數據到硬盤，並關閉服務器

SLAVEOF host port：將當前服務器轉變為指定服務器的從屬服務器(slave server)

SLOWLOG subcommand [argument]：管理 redis 的慢日誌

SYNC：用於複製功能(replication)的內部命令

Redis 數據備份與恢復

Redis SAVE 命令用於創建當前數據庫的備份；創建 redis 備份文件也可以使用命令 BGSAVE，該命令在後臺執行。

例如：redis 127.0.0.1:6379> SAVE

OK

注：該命令將在 redis 安裝目錄中創建dump.rdb文件。

恢復數據：如果需要恢復數據，只需將備份文件 (dump.rdb) 移動到 redis 安裝目錄並啟動服務即可。獲取 redis 目錄可以使用 CONFIG 命令：CONFIG GET dir

Redis 安全

我們可以通過 redis 的配置文件設置密碼參數，這樣客戶端連接到redis服務就需要密碼驗證，這樣可以讓你的redis服務更安全。

CONFIG get requirepass：查看是否設置了密碼驗證，默認情況下requirepass參數是空的，這就意味著你無需通過密碼驗證就可以連接到redis服務。

CONFIG set requirepass "hwsoft"：設置密碼驗證為hwsoft，設置密碼後，客戶端連接redis服務就需要密碼驗證，否則無法執行命令。

AUTH "hwsoft"：密碼認證

Redis 客戶端連接

Redis 通過監聽一個 TCP 端口或者 Unix socket 的方式來接收來自客戶端的連接，當一個連接建立後，Redis 內部會進行以下一些操作：

首先，客戶端 socket 會被設置為非阻塞模式，因為 Redis 在網絡事件處理上採用的是非阻塞多路複用模型。

然後為這個 socket 設置 TCP_NODELAY 屬性，禁用 Nagle 算法

然後創建一個可讀的文件事件用於監聽這個客戶端 socket 的數據發送

config get maxclients：獲取最大連接數

config set maxclients 12000：設置最大連接數為12000

Redis 分區

分區是分割數據到多個Redis實例的處理過程，因此每個實例只保存key的一個子集。

分區的優勢

通過利用多臺計算機內存的和值，允許我們構造更大的數據庫。

通過多核和多臺計算機，允許我們擴展計算能力；通過多臺計算機和網絡適配器，允許我們擴展網絡帶寬。

分區的不足

redis的一些特性在分區方面表現的不是很好：

涉及多個key的操作通常是不被支持的。舉例來說，當兩個set映射到不同的redis實例上時，你就不能對這兩個set執行交集操作。

涉及多個key的redis事務不能使用。

當使用分區時，數據處理較為複雜，比如你需要處理多個rdb/aof文件，並且從多個實例和主機備份持久化文件。

增加或刪除容量也比較複雜。redis集群大多數支持在運行時增加、刪除節點的透明數據平衡的能力，但是類似於客戶端分區、代理等其他系統則不支持這項特性。然而，一種叫做presharding的技術對此是有幫助的。

分區類型

Redis 有兩種類型分區。 假設有4個Redis實例 R0，R1，R2，R3，和類似user:1，user:2這樣的表示用戶的多個key，對既定的key有多種不同方式來選擇這個key存放在哪個實例中。也就是說，有不同的系統來映射某個key到某個Redis服務。

範圍分區

最簡單的分區方式是按範圍分區，就是映射一定範圍的對象到特定的Redis實例。

比如，ID從0到10000的用戶會保存到實例R0，ID從10001到 20000的用戶會保存到R1，以此類推。

這種方式是可行的，並且在實際中使用，不足就是要有一個區間範圍到實例的映射表。這個表要被管理，同時還需要各 種對象的映射表，通常對Redis來說並非是好的方法。

哈希分區

另外一種分區方法是hash分區。這對任何key都適用，也無需是object_name:這種形式，像下面描述的一樣簡單：

用一個hash函數將key轉換為一個數字，比如使用crc32 hash函數。對key foobar執行crc32(foobar)會輸出類似93024922的整數。

對這個整數取模，將其轉化為0-3之間的數字，就可以將這個整數映射到4個Redis實例中的一個了。93024922 % 4 = 2，就是說key foobar應該被存到R2實例中。注意：取模操作是取除的餘數，通常在多種編程語言中用%操作符實現。

Java 使用 Redis

開始在 Java 中使用 Redis 前， 我們需要確保已經安裝了 redis 服務及 Java redis 驅動，且你的機器上能正常使用 Java。 Java的安裝配置可以參考我們的 Java開發環境配置 接下來讓我們安裝 Java redis 驅動：

首先你需要下載驅動包，下載 jedis.jar，確保下載最新驅動包。

在你的classpath中包含該驅動包。

Java實例：

import redis.clients.jedis.Jedis;

public class RedisStringJava {

public static void main(String[] args) {

//連接本地的 Redis 服務

Jedis jedis = new Jedis("localhost");

System.out.println("Connection to server sucessfully");

//設置 redis 字符串數據

jedis.set("runoobkey", "Redis tutorial");

// 獲取存儲的數據並輸出

System.out.println("Stored string in redis:: "+ jedis.get("runoobkey"));

//存儲數據到列表中

jedis.lpush("tutorial-list", "Redis");

jedis.lpush("tutorial-list", "Mongodb");

jedis.lpush("tutorial-list", "Mysql");

// 獲取存儲的數據並輸出

List list = jedis.lrange("tutorial-list", 0 ,5);

for(int i=0; i

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