什么是redis

Redis是由意大利人Salvatore Sanfilippo（网名：antirez）开发的一款内存高速缓存数据库。Redis全称为：Remote Dictionary Server（远程数据服务），该软件使用C语言编写，Redis是一个key-value存储系统，它支持丰富的数据类型，如：string、list、set、zset(sorted set)、hash

Redis特点

Redis以内存作为数据存储介质，所以读写数据的效率极高，远远超过数据库。以设置和获取一个256字节字符串为例，它的读取速度可高达110000次/s，写速度高达81000次/s。

Redis跟memcache不同的是，储存在Redis中的数据是持久化的，断电或重启后，数据也不会丢失。因为Redis的存储分为内存存储、磁盘存储和log文件三部分，重启后，Redis可以从磁盘重新将数据加载到内存中，这些可以通过配置文件对其进行配置，正因为这样，Redis才能实现持久化。

Redis支持主从模式，可以配置集群，这样更利于支撑起大型的项目，这也是Redis的一大亮点。

Redis应用场景，它能做什么

众多语言都支持Redis，因为Redis交换数据快，所以在服务器中常用来存储一些需要频繁调取的数据，这样可以大大节省系统直接读取磁盘来获得数据的I/O开销，更重要的是可以极大提升速度。

拿大型网站来举个例子，比如a网站首页一天有100万人访问，其中有一个板块为推荐新闻。要是直接从数据库查询，那么一天就要多消耗100万次数据库请求。上面已经说过，Redis支持丰富的数据类型，所以这完全可以用Redis来完成，将这种热点数据存到Redis（内存）中，要用的时候，直接从内存取，极大的提高了速度和节约了服务器的开销。

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安装redis

从redis.io下载最新版redis-X.Y.Z.tar.gz后解压，然后进入redis-X.Y.Z文件夹后直接make即可，安装非常简单。

make成功后会在src文件夹下产生一些二进制可执行文件，包括redis-server、redis-cli等等：

$ find . -type f -executable./redis-benchmark //用于进行redis性能测试的工具./redis-check-dump //用于修复出问题的dump.rdb文件./redis-cli //redis的客户端./redis-server //redis的服务端./redis-check-aof //用于修复出问题的AOF文件./redis-sentinel //用于集群管理

学会启动redis

启动redis非常简单，直接./redis-server就可以启动服务端了，还可以用下面的方法指定要加载的配置文件：

./redis-server ../redis.conf

默认情况下，redis-server会以非daemon的方式来运行，且默认服务端口为6379。有关作者为什么选择6379作为默认端口，还有一段有趣的典故，英语好的同学可以看看作者这篇博文中的解释。

使用redis客户端

我们直接看一个例子：

//这样来启动redis客户端了$ ./redis-cli//用set指令来设置key、value127.0.0.1:6379> set name "roc" OK//来获取name的值127.0.0.1:6379> get name "roc"//通过客户端来关闭redis服务端127.0.0.1:6379> shutdown 127.0.0.1:6379>

redis数据结构 – 简介

redis是一种高级的key:value存储系统，其中value支持五种数据类型：

1.字符串（strings）2.字符串列表（lists）3.字符串集合（sets）4.有序字符串集合（sorted sets）5.哈希（hashes）

而关于key，有几个点要提醒大家：

1.key不要太长，尽量不要超过1024字节，这不仅消耗内存，而且会降低查找的效率；2.key也不要太短，太短的话，key的可读性会降低；3.在一个项目中，key最好使用统一的命名模式，例如user:10000:passwd。

redis数据结构 – strings

有人说，如果只使用redis中的字符串类型，且不使用redis的持久化功能，那么，redis就和memcache非常非常的像了。这说明strings类型是一个很基础的数据类型，也是任何存储系统都必备的数据类型。

我们来看一个最简单的例子：

set mystr "hello world!" //设置字符串类型get mystr //读取字符串类型

字符串类型的用法就是这么简单，因为是二进制安全的，所以你完全可以把一个图片文件的内容作为字符串来存储。

另外，我们还可以通过字符串类型进行数值操作：

127.0.0.1:6379> set mynum "2"OK127.0.0.1:6379> get mynum"2"127.0.0.1:6379> incr mynum(integer) 3127.0.0.1:6379> get mynum"3"

看，在遇到数值操作时，redis会将字符串类型转换成数值。

由于INCR等指令本身就具有原子操作的特性，所以我们完全可以利用redis的INCR、INCRBY、DECR、DECRBY等指令来实现原子计数的效果，假如，在某种场景下有3个客户端同时读取了mynum的值（值为2），然后对其同时进行了加1的操作，那么，最后mynum的值一定是5。不少网站都利用redis的这个特性来实现业务上的统计计数需求。

redis数据结构 – lists

redis的另一个重要的数据结构叫做lists，翻译成中文叫做“列表”。

首先要明确一点，redis中的lists在底层实现上并不是数组，而是链表，也就是说对于一个具有上百万个元素的lists来说，在头部和尾部插入一个新元素，其时间复杂度是常数级别的，比如用LPUSH在10个元素的lists头部插入新元素，和在上千万元素的lists头部插入新元素的速度应该是相同的。

虽然lists有这样的优势，但同样有其弊端，那就是，链表型lists的元素定位会比较慢，而数组型lists的元素定位就会快得多。

lists的常用操作包括LPUSH、RPUSH、LRANGE等。我们可以用LPUSH在lists的左侧插入一个新元素，用RPUSH在lists的右侧插入一个新元素，用LRANGE命令从lists中指定一个范围来提取元素。我们来看几个例子：

//新建一个list叫做mylist，并在列表头部插入元素"1"127.0.0.1:6379> lpush mylist "1" //返回当前mylist中的元素个数(integer) 1 //在mylist右侧插入元素"2"127.0.0.1:6379> rpush mylist "2" (integer) 2//在mylist左侧插入元素"0"127.0.0.1:6379> lpush mylist "0" (integer) 3//列出mylist中从编号0到编号1的元素127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 1 1) "0"2) "1"//列出mylist中从编号0到倒数第一个元素127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1 1) "0"2) "1"3) "2"

lists的应用相当广泛，随便举几个例子：

1.我们可以利用lists来实现一个消息队列，而且可以确保先后顺序，不必像MySQL那样还需要通过ORDER BY来进行排序。2.利用LRANGE还可以很方便的实现分页的功能。3.在博客系统中，每片博文的评论也可以存入一个单独的list中。

redis数据结构 – 集合

集合，集合中的元素没有先后顺序。

集合相关的操作也很丰富，如添加新元素、删除已有元素、取交集、取并集、取差集等。我们来看例子：

//向集合myset中加入一个新元素"one"127.0.0.1:6379> sadd myset "one" (integer) 1127.0.0.1:6379> sadd myset "two"(integer) 1//列出集合myset中的所有元素127.0.0.1:6379> smembers myset 1) "one"2) "two"//判断元素1是否在集合myset中，返回1表示存在127.0.0.1:6379> sismember myset "one" (integer) 1//判断元素3是否在集合myset中，返回0表示不存在127.0.0.1:6379> sismember myset "three" (integer) 0//新建一个新的集合yourset127.0.0.1:6379> sadd yourset "1" (integer) 1127.0.0.1:6379> sadd yourset "2"(integer) 1127.0.0.1:6379> smembers yourset1) "1"2) "2"//对两个集合求并集127.0.0.1:6379> sunion myset yourset 1) "1"2) "one"3) "2"4) "two"

对于集合的使用，也有一些常见的方式，比如，QQ有一个社交功能叫做“好友标签”，大家可以给你的好友贴标签，比如“大美女”、“土豪”、“欧巴”等等，这时就可以使用redis的集合来实现，把每一个用户的标签都存储在一个集合之中。

redis数据结构 – 有序集合

redis不但提供了无需集合（sets），还很体贴地提供了有序集合（sorted sets）。有序集合中的每个元素都关联一个序号（score），这便是排序的依据。

很多时候，我们都将redis中的有序集合叫做zsets，这是因为在redis中，有序集合相关的操作指令都是以z开头的，比如zrange、zadd、zrevrange、zrangebyscore等等

老规矩，我们来看几个生动的例子：

//新增一个有序集合myzset，并加入一个元素baidu.com，给它赋予的序号是1：127.0.0.1:6379> zadd myzset 1 baidu.com (integer) 1//向myzset中新增一个元素360.com，赋予它的序号是3127.0.0.1:6379> zadd myzset 3 360.com (integer) 1//向myzset中新增一个元素google.com，赋予它的序号是2127.0.0.1:6379> zadd myzset 2 google.com (integer) 1//列出myzset的所有元素，同时列出其序号，可以看出myzset已经是有序的了。127.0.0.1:6379> zrange myzset 0 -1 with scores 1) "baidu.com"2) "1"3) "google.com"4) "2"5) "360.com"6) "3"//只列出myzset的元素127.0.0.1:6379> zrange myzset 0 -1 1) "baidu.com"2) "google.com"3) "360.com"

redis数据结构 – 哈希

最后要给大家介绍的是hashes，即哈希。哈希是从redis-2.0.0版本之后才有的数据结构。

hashes存的是字符串和字符串值之间的映射，比如一个用户要存储其全名、姓氏、年龄等等，就很适合使用哈希。

我们来看一个例子：

//建立哈希，并赋值127.0.0.1:6379> HMSET user:001 username antirez password P1pp0 age 34 OK//列出哈希的内容127.0.0.1:6379> HGETALL user:001 1) "username"2) "antirez"3) "password"4) "P1pp0"5) "age"6) "34"//更改哈希中的某一个值127.0.0.1:6379> HSET user:001 password 12345 (integer) 0//再次列出哈希的内容127.0.0.1:6379> HGETALL user:001 1) "username"2) "antirez"3) "password"4) "12345"5) "age"6) "34"

有关hashes的操作，同样很丰富，需要时，大家可以从这里查询。

redis持久化 – 两种方式

redis提供了两种持久化的方式，分别是RDB（Redis Database）和AOF（Append only File）。

RDB，简而言之，就是在不同的时间点，将redis存储的数据生成快照并存储到磁盘等介质上；

AOF，则是换了一个角度来实现持久化，那就是将redis执行过的所有写指令记录下来，在下次redis重新启动时，只要把这些写指令从前到后再重复执行一遍，就可以实现数据恢复了。

其实RDB和AOF两种方式也可以同时使用，在这种情况下，如果redis重启的话，则会优先采用AOF方式来进行数据恢复，这是因为AOF方式的数据恢复完整度更高。

如果你没有数据持久化的需求，也完全可以关闭RDB和AOF方式，这样的话，redis将变成一个纯内存数据库，就像memcache一样。

redis持久化 – RDB

RDB方式，是将redis某一时刻的数据持久化到磁盘中，是一种快照式的持久化方法。

redis在进行数据持久化的过程中，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，才会用这个临时文件替换上次持久化好的文件。正是这种特性，让我们可以随时来进行备份，因为快照文件总是完整可用的。

对于RDB方式，redis会单独创建（fork）一个子进程来进行持久化，而主进程是不会进行任何IO操作的，这样就确保了redis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方式更加的高效。

虽然RDB有不少优点，但它的缺点也是不容忽视的。如果你对数据的完整性非常敏感，那么RDB方式就不太适合你，因为即使你每5分钟都持久化一次，当redis故障时，仍然会有近5分钟的数据丢失。所以，redis还提供了另一种持久化方式，那就是AOF。

redis持久化 – AOF

AOF，英文是Append only File，即只允许追加不允许改写的文件。

如前面介绍的，AOF方式是将执行过的写指令记录下来，在数据恢复时按照从前到后的顺序再将指令都执行一遍，就这么简单。

通过配置redis.conf中的appendonly yes就可以打开AOF功能。

默认的AOF持久化策略是每秒钟fsync一次（fsync是指把缓存中的写指令记录到磁盘中），因为在这种情况下，redis仍然可以保持很好的处理性能，即使redis故障，也只会丢失最近1秒钟的数据。

追加日志时，恰好遇到磁盘空间满、inode满或断电等情况导致日志写入不完整，也没有关系，redis提供了redis-check-aof工具，可以用来进行日志修复。

如果运气比较差，AOF文件出现了被写坏的情况，也不必过分担忧，redis并不会贸然加载这个有问题的AOF文件，而是报错退出。这时可以通过以下步骤来修复出错的文件：

1.备份被写坏的AOF文件2.运行redis-check-aof –fix进行修复3.用diff -u来看下两个文件的差异，确认问题点4.重启redis，加载修复后的AOF文件

redis持久化 – AOF重写

AOF重写的内部运行原理，我们有必要了解一下。

在重写即将开始之际，redis会创建（fork）一个“重写子进程”，这个子进程会首先读取现有的AOF文件，并将其包含的指令进行分析压缩并写入到一个临时文件中。

与此同时，主工作进程会将新接收到的写指令一边累积到内存缓冲区中，一边继续写入到原有的AOF文件中，这样做是保证原有的AOF文件的可用性，避免在重写过程中出现意外。

当“重写子进程”完成重写工作后，它会给父进程发一个信号，父进程收到信号后就会将内存中缓存的写指令追加到新AOF文件中。

当追加结束后，redis就会用新AOF文件来代替旧AOF文件，之后再有新的写指令，就都会追加到新的AOF文件中了。

redis持久化 – 如何选择RDB和AOF

对于我们应该选择RDB还是AOF，官方的建议是两个同时使用。这样可以提供更可靠的持久化方案。

使用redis有哪些好处？

(1) 速度快，因为数据存在内存中，类似于HashMap，HashMap的优势就是查找和操作的时间复杂度都是O(1)

(2) 支持丰富数据类型，支持string，list，set，sorted set，hash

(3) 支持事务，操作都是原子性，所谓的原子性就是对数据的更改要么全部执行，要么全部不执行

(4) 丰富的特性：可用于缓存，消息，按key设置过期时间，过期后将会自动删除

redis相比memcached有哪些优势？

(1) memcached所有的值均是简单的字符串，redis作为其替代者，支持更为丰富的数据类型

(2) redis的速度比memcached快很多

(3) redis可以持久化其数据

redis常见性能问题和解决方案：

(1) Master最好不要做任何持久化工作，如RDB内存快照和AOF日志文件

(2) 如果数据比较重要，某个Slave开启AOF备份数据，策略设置为每秒同步一次

(3) 为了主从复制的速度和连接的稳定性，Master和Slave最好在同一个局域网内

(4) 尽量避免在压力很大的主库上增加从库

(5) 主从复制不要用图状结构，用单向链表结构更为稳定，即：Master <- Slave1 <- Slave2 <- Slave3…

这样的结构方便解决单点故障问题，实现Slave对Master的替换。如果Master挂了，可以立刻启用Slave1做Master，其他不变。

总结；，Redis的应用是非常广泛的，而且极有价值，真是服务器中的一件利器，所以从现在开始，我们就来一步步学好它。

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