RedisDay1
RedisDay1
什么是Redis
Redis(Remote Dictionary Server)是一个开源的高性能键值存储系统,支持多种数据结构,如字符串、哈希、列表、集合等。它以内存存储为主,提供极快的读写速度,常用于缓存、消息队列和实时数据处理。Redis支持持久化,确保数据安全,并具备主从复制、高可用和分布式集群功能,适用于高并发场景。
Redis的特点
- Redis是一个高性能key/value内存型数据库 在redis中,所有的数据形式都是以键值对的方式来存储的
- Redis支持丰富的数据类型 string,list,set,sorted set,hash 指的是键值对中的值的类型
- Redis支持持久化 持久化:将数据落盘,明天会详细说一说redis中的持久化
- Redis单线程,单进程 由于是单线程和单进程的,所以它的线程是安全的,我们之前说的java中的多线程安全在分布式中不起作用,当时只针对一个JVM中是有效的。
Redis安装时的注意事项
redis底层是由C语言编写的
#安装gcc
- yum install -y gcc
#进入解压缩目录执行如下命令
# 注意。一定要在Makefile文件的同目录下使用下面的命令对redis做编译(切记:不要make test)
- yum install -y tcl
- make MALLOC=libc
#编译完成后执行如下命令
- make install PREFIX=/usr/local/soft/redis
#进入/usr/redis目录启动redis服务
- ./redis-server
#Redis服务端口默认是 6379
ps aux|grep redis
#进入bin目录执行客户端连接操作
- ./redis-cli -h localhost –p 6379
# 如果是在一台机器上,可以省略后面的
- ./redis-cli
# 1. redis服务启动的时候,如果单纯的就是redis-server命令启动,默认启动后会占用6379的端口号
# 2. 一个redis服务相当于一个新的redis数据库
# 3.修改端口号
一台机器上可以同时启动多个redis服务,只要每个redis服务所占用的端口号不同即可,要想启动多个redis服务,就必须去修改端口号
在哪修改呢?在linux中,绝大部分的框架组件要想修改参数的话,可以去找到对应软件的配置文件,然后做修改
redis服务启动的时候会默认应用一个配置文件,默认服务启动的时候会去编译好的目录下找到一个叫做redis.conf的文件,并非是安装目录
只要是单纯的使用redis-server启动的话,都会去编译好的目录下找到一个叫做redis.conf的文件去启动,即便是修改了端口号,也是只能启动一个redis服务。
修改redis.conf文件中的port 6379---> port xxxx
指定端口号启动命令:redis-server /xxx/xx/redis.conf
# 4. 配置环境变量,为了可以在任意目录下执行redis命令
vim /etc/profile
修改配置文件:
export JAVA_HOME=/usr/local/soft/jdk1.8.0_171
export REDIS_HOME=/usr/local/soft/redis
export PATH=.:$PATH:$JAVA_HOME/bin:$REDIS_HOME/bin
保存退出:
:wq
让环境变量生效
source /etc/profile
# 5. 客户端指定服务链接
如果就默认的redis-cli链接的话,默认连接的是本机localhost(127.0.0.1)的6379端口号的redis服务
指定连接某一台机器上的某个端口号的redis服务
redis-cli -h 服务器的ip地址 -p 端口号
举例:redis-cli -h localhost -p 7000
# 6. 查看当前数据库中的所有键 key *
# 7. 数据库的概念
对于一个redis服务而言,包含默认有16个数据库给我们使用,从0开始编号,共15号数据库,默认使用的是0号数据库
切换库,select 库号 举例:使用1号库:select 1
库和库之间数据不共享
库和库之间的键可以重名
Redis中的五大基本数据类型
String类型
常用命令
命令 | 说明 |
---|---|
set | 设置一个key/value |
get | 根据key获得对应的value |
mset | 一次设置多个key value |
mget | 一次获得多个key的value |
getset | 获得原始key的值,同时设置新值 |
strlen | 获得对应key存储value的长度 |
append | 为对应key的value追加内容 |
getrange 索引0开始 | 截取value的内容 到末尾-1 [开始,结束] |
setex | 设置一个key存活的有效期(秒) |
psetex | 设置一个key存活的有效期(毫秒) |
setnx | 存在不做任何操作,不存在添加 |
msetnx原子操作(只要有一个存在不做任何操作) | 可以同时设置多个key,只有有一个存在都不保存 |
decr | 进行数值类型的-1操作 |
decrby | 根据提供的数据进行减法操作 |
Incr | 进行数值类型的+1操作 |
incrby | 根据提供的数据进行加法操作 |
Incrbyfloat | 根据提供的数据加入浮点数(不是四舍五入) |
List类型
list列表 相当于java中list 集合
特点:元素有序(插入和取出的顺序一致)且可以重复,key还是一个字符串,值是一个list
常用指令
命令 | 说明 |
---|---|
lpush | 将某个值加入到一个key列表头部 lpush list1 xiaohu xiaohei xiaoming 当列表不存在的时候会进行创建 |
lpushx | 同lpush,但是必须要保证这个key存在 必须在列表进行存在的情况下从左插入 |
rpush | 将某个值加入到一个key列表末尾 |
rpushx | 同rpush,但是必须要保证这个key存在 |
lpop | 返回和移除列表左边的第一个元素 |
rpop | 返回和移除列表右边的第一个元素 |
lrange | 获取某一个下标区间内的元素 lrange list 0 -1 |
llen | 获取列表元素个数 |
lset | 设置某一个指定索引的值(索引必须存在) |
lindex | 获取某一个指定索引位置的元素 |
lrem | 删除重复元素 |
ltrim | 保留列表中特定区间内的元素 |
linsert | 在某一个元素之前,之后插入新元素 |
Set类型
特点: Set类型 Set集合 元素无序 不可以重复
常用命令
(如果set集合没有元素,key也就不存在了)
命令 | 说明 |
---|---|
sadd | 为集合添加元素 |
smembers | 显示集合中所有元素 无序 |
scard | 返回集合中元素的个数 |
spop | 随机返回一个元素 并将元素在集合中删除 |
smove | 从一个集合中向另一个集合移动元素 必须是同一种类型 |
srem | 从集合中删除一个元素 |
sismember | 判断一个集合中是否含有这个元素 |
srandmember | 随机返回元素 后面可以加数字 表示每次返回的个数 |
sdiff | 去掉第一个集合中其它集合含有的相同元素 |
sinter | 求交集 |
sunion | 求和集 |
ZSet类型
特点: 可排序的set集合 排序 不可重复
常用命令
命令 | 说明 |
---|---|
zadd | 添加一个有序集合元素 zadd zset 2 xiaohu 3 xiaohu2 |
zcard | 返回集合的元素个数 |
zrange 升序 zrevrange 降序 | 返回一个范围内的元素 如果想看看分数 withscores |
zrangebyscore | 按照分数查找一个范围内的元素 zrangebyscore zset 0 20 withscores limit 0 2 |
zrank | 返回排名 |
zrevrank | 倒序排名 |
zscore | 显示某一个元素的分数 |
zrem | 移除某一个元素 |
zincrby | 给某个特定元素加分 |
hash类型
特点: value 是一个map结构 存在key value key 无序的
redis key(String) value(map)
Map<String,Map<String,value>> map
举例:map name zhangsan
常用命令
命令 | 说明 |
---|---|
hset | 设置一个或多个key/value对 |
hget | 获得一个key对应的value |
hgetall | 获得所有的key/value对 |
hdel | 删除某一个key/value对 |
hexists | 判断一个key是否存在 |
hkeys | 获得所有的key |
hvals | 获得所有的value |
hmset | 设置多个key/value |
hmget | 获得多个key的value |
hsetnx | 设置一个不存在的key的值 |
hincrby | 为value进行加法运算(只能针对数值做运行) |
hincrbyfloat | 为value加入浮点值 |
Redis的两种持久化方法
- RDB快照【简便】
- AOF日志文件【需修改redis.conf文件手动开启】
RDB持久化(快照Snapshot)
这种方式可以将某一时刻的所有数据都写入硬盘中,当然这也是redis的默认开启持久化方式,保存的文件是以.rdb形式结尾的文件因此这种方式也称之为RDB方式。
默认情况下,redis服务在哪个目录下启动,哪个目录就是工作目录,后面的rdb持久化或者AOF持久化,产生的文件都存在于redis的当前工作目录下。在哪里启动就会读取哪里的快照文件
快照生成方式
- 客户端方式: BGSAVE 和 SAVE指令
- 服务器配置自动触发
# 1.客户端方式之BGSAVE
- a.客户端可以使用BGSAVE命令来创建一个快照,当接收到客户端的BGSAVE命令时,redis会调用fork¹来创建一个子进程,然后子进程负责将快照写入磁盘中,而父进程则继续处理命令请求。
`名词解释: fork当一个进程创建子进程的时候,底层的操作系统会创建该进程的一个副本,在类似于unix系统中创建子进程的操作会进行优化:在刚开始的时候,父子进程共享相同内存,直到父进程或子进程对内存进行了写之后,对被写入的内存的共享才会结束服务`
# 2.客户端方式之SAVE- b.客户端还可以使用SAVE命令来创建一个快照,接收到SAVE命令的redis服务器在快照创建完毕之前将不再响应任何其他的命令
注意: SAVE命令并不常用,使用SAVE命令在快照创建完毕之前,redis处于阻塞状态,无法对外服务
# 3.服务器配置方式之满足配置自动触发
- 如果用户在redis.conf中设置了save配置选项,redis会在save选项条件满足之后自动触发一次BGSAVE命令,如果设置多个save配置选项,当任意一个save配置选项条件满足,redis也会触发一次BGSAVE命令
# 4.服务器接收客户端shutdown指令
- 当redis通过shutdown指令接收到关闭服务器的请求时,会执行一个save命令,阻塞所有的客户端,不再执行客户端执行发送的任何命令,并且在save命令执行完毕之后关闭服务器
AOF追加日志文件持久化
这种方式可以将所有客户端执行的写命令记录到日志文件中,AOF持久化会将被执行的写命令写到AOF的文件末尾,以此来记录数据发生的变化,因此只要redis从头到尾执行一次AOF文件所包含的所有写命令,就可以恢复AOF文件的记录的数据集.
开启AOF持久化
#在redis的默认配置中AOF持久化机制是没有开启的,需要在配置中开启
# 1.开启AOF持久化
- a.修改 appendonly yes 开启持久化
- b.修改 appendfilename "appendonly.aof" 指定生成文件名称
日志追加频率
#redis.conf文件中有三种追加方式:always、everysec、no
# 1.always 【谨慎使用】
- 说明: 每个redis写命令都要同步写入硬盘,严重降低redis速度
- 解释: 如果用户使用了always选项,那么每个redis写命令都会被写入硬盘,从而将发生系统崩溃时出现的数据丢失减到最少;遗憾的是,因为这种同步策略需要对硬盘进行大量的写入操作,所以redis处理命令的速度会受到硬盘性能的限制;
- 注意: 转盘式硬盘在这种频率下200左右个命令/s ; 固态硬盘(SSD) 几百万个命令/s;
- 警告: 使用SSD用户请谨慎使用always选项,这种模式不断写入少量数据的做法有可能会引发严重的`写入放大`问题,导致将固态硬盘的寿命从原来的几年降低为几个月。
# 2.everysec 【推荐默认】
- 说明: 每秒执行一次同步显式的将多个写命令同步到磁盘
- 解释: 为了兼顾数据安全和写入性能,用户可以考虑使用everysec选项,让redis每秒一次的频率对AOF文件进行同步;redis每秒同步一次AOF文件时性能和不使用任何持久化特性时的性能相差无几,而通过每秒同步一次AOF文件,redis可以保证,即使系统崩溃,用户最多丢失一秒之内产生的数据。
# 3.no 【不推荐】
- 说明: 由操作系统决定何时同步
- 解释:最后使用no选项,将完全由操作系统决定什么时候同步AOF日志文件,这个选项不会对redis性能带来影响但是系统崩溃时,会丢失不定数量的数据,甚至丢失全部数据,另外如果用户硬盘处理写入操作不够快的话,当缓冲区被等待写入硬盘数据填满时,redis会处于阻塞状态,并导致redis的处理命令请求的速度变慢。
AOF文件的重写(面试题)
AOF的方式也同时带来了另一个问题。持久化文件会变的越来越大。例如我们调用incr test命令100次,文件中必须保存全部的100条命令,其实有99条都是多余的。因为要恢复数据库的状态其实文件中保存一条set test 100就够了。为了压缩aof的持久化文件Redis提供了AOF重写(ReWriter)机制。
重写用来在一定程度上减小AOF文件的体积,加快启动速度,并且还能保证数据不丢失
#触发重写的方式 # 1.客户端方式触发重写 - 执行BGREWRITEAOF命令 不会阻塞redis的服务 # 2.服务器配置方式自动触发 - 配置redis.conf中的auto-aof-rewrite-percentage选项 参加下图↓↓↓ - 如果设置auto-aof-rewrite-percentage值为100和auto-aof-rewrite-min-size 64mb,并且启用的AOF持久化时,那么当AOF文件体积大于64M,并且AOF文件的体积比上一次重写之后体积大了至少一倍(100%)时,会自动触发,如果重写过于频繁,用户可以考虑将auto-aof-rewrite-percentage设置为更大
重写原理(面试题)
从 Redis 7.0.0 开始,Redis 使用了多部分 AOF 机制。也就是将原来的单个AOF文件拆分为基础文件(最多一个)和增量文件(可能不止一个)。基本文件表示重写AOF 时存在的数据的初始(RDB 或 AOF 格式)快照。增量文件包含自创建最后一个基本 AOF 文件用来来的增量更改。所有这些文件都放在一个单独的目录中,并由清单文件跟踪。
从 Redis 7.0.0 开始,在调度 AOF 重写时,Redis 父进程会打开一个新的增量 AOF 文件继续写入。子进程执行重写逻辑并生成新的基础 AOF。Redis 将使用一个临时清单文件来跟踪新生成的基础文件和增量文件。当它们准备好后,Redis 会执行原子替换操作,使这个临时清单文件生效。为了避免在 AOF 重写重复失败和重试的情况下创建大量增量文件的问题,Redis 引入了 AOF 重写限制机制,以确保失败的 AOF 重写以越来越慢的速度重试。
#日志重写
# 重写流程
- 1. redis调用fork ,现在有父子两个进程 子进程根据内存中的数据库快照,往临时文件中写入重建数据库状态的命令
- 2. 父进程继续处理client请求,除了把写命令写入到原来的aof文件中。同时把收到的写命令缓存起来。这样就能保证如果子进程重写失败的话并不会出问题。
- 3. 当子进程把快照内容写入已命令方式写到临时文件中后,子进程发信号通知父进程。然后父进程把缓存的写命令也写入到临时文件。
- 4. 现在父进程可以使用临时文件替换老的aof文件,并重命名,后面收到的写命令也开始往新的aof文件中追加。
持久化总结(面试题)
两种持久化方案既可以同时使用(aof),又可以单独使用,在某种情况下也可以都不使用,具体使用那种持久化方案取决于用户的数据和应用决定。
无论使用AOF还是快照机制持久化,将数据持久化到硬盘都是有必要的,除了持久化外, 用户还应该对持久化的文件进行备份(最好备份在多个不同地方)。
1、redis中持久化方案有几种?
RDB持久化 AOF持久化
2、redis默认是哪一种?
RDB持久化
3、如何触发RDB持久化?几种方式?有什么区别?
4种方式:BGSAVE SAVE 默认触发策略 shutdown(类似于ctrl+c)
4、AOF持久化与RDB持久化,它们之间的优缺点
RDB持久化
优点:
文件紧凑:二进制格式,文件较小。
恢复速度快:直接加载数据,恢复效率高。
性能影响小:后台生成快照,对主线程影响较小。
缺点:
数据安全性低:可能丢失最后一次快照后的数据。
不可读:二进制格式,无法直接查看或修改。
频繁快照影响性能:数据量大时,生成快照可能阻塞主线程。
AOF持久化
优点:
数据安全性高:记录每次写操作,故障时最多丢失1秒数据(默认配置)。
可读性强:以文本形式存储,便于理解和修复。
灵活:支持多种同步策略(如每秒同步、每次写操作同步)。
缺点:
文件较大:记录所有写操作,文件体积通常比RDB大。
恢复速度慢:需要重放所有操作,恢复时间较长。
性能开销:频繁写入可能影响性能,尤其是同步策略较严格时。
总结
AOF:适合对数据安全性要求高的场景,但文件大、恢复慢。
RDB:适合需要快速恢复和文件紧凑的场景,但可能丢失更多数据。
5、redis7.0之后的持久化方案:
RDB+AOF
6、redis7.0之前的重写机制和redis7.0之后的重写机制
Redis 7.0 之前:AOF 重写是单线程的,存在性能瓶颈和阻塞风险。
Redis 7.0 之后:引入多线程重写,显著提升了重写效率,降低了主进程负担和阻塞风险,整体性能更优。
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