Redis 及其分布式应用场景
转自：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/126344521
Redis概况
Redis(Remote Dictionary Server，即远程字典服务)，是一个开源的（BSD 许可的）内存中的数据结构存储器，用作数据库、缓存和消息代理。它支持丰富的数据结构（如字符串、哈希、列表、集、带范围查询的排序集、位图、超日志、具有半径查询和流的地理空间索引）。Redis 具有内置复制、Lua 脚本、LRU eviction、事务和不同级别的磁盘持久性，并通过 Redis Sentinel 提供高可用性，并通过 Redis 群集自动分区。
从2010年3月15日起，Redis的开发工作由VMware主持；从2013年5月开始，Redis的开发由Pivotal赞助。
Redis 主要内容：
- 性能：数据在内存中（避免了磁盘IO的成本），读写速度非常快，支持并发 10W QPS；
- 进程、线程模型：单进程单线程，是线程安全的，采用 IO 多路复用机制模型(同步非阻塞)。
- 丰富的数据结构：String字符串、Hash哈希映射、List列表、Set集合、ZSet带范围查询的排序集合、bitmap位图、hyperloglog超日志、具有半径查询和流的地理空间索引；
- 数据持久化机制：可以将内存中数据保存在磁盘中，重启时加载；
- 高可用集群架构：通过 Redis Sentinel 提供高可用性，并通过 Redis 群集自动分区。(主从复制、哨兵架构)；
- 分布式应用场景：用作缓存；可用作消息中间件，支持发布订阅；用作分布式锁(redis的并发竞争key机制)等等；
核心数据结构-操作命令-应用场景
#macos简单安装redis
brew install redis
#配置文件
vim /usr/local/etc/redis.conf
#启动服务
redis-server
#进入客户端
redis-cli -p 127.0.0.1 -p 6379
#后续执行操作命令即可
127.0.0.1:6379> set owner Yoland
OK
127.0.0.1:6379> get owner
"Yoland"
127.0.0.1:6379> exists owner
(integer) 1
127.0.0.1:6379> type onwer
String
127.0.0.1:6379> del owner
(integer) 1
127.0.0.1:6379> exists owner
(integer) 0
# 设置过期时间
127.0.0.1:6379> expire key timeout(单位为秒)- 实现分布式锁：
1.获取锁的时候，使用 setnx(SETNX key val：当且仅当 key 不存在时，set 一个 key 为 val 的字符串，返回 1；若 key 存在，则什么都不做，返回 0)加锁，锁的 value 值为一个随机生成的 UUID，在释放锁的时候进行判断。并使用 expire 命令为锁添加一个超时时间，超过该时间则自动释放锁。
2. 获取锁的时候调用 setnx，如果返回 0，则该锁正在被别人使用，返回 1 则成功获取 锁。 还设置一个获取的超时时间，若超过这个时间则放弃获取锁。
3. 释放锁的时候，通过 UUID 判断是不是该锁，若是该锁，则执行 delete 进行锁释放。
- 事务操作
Redis事务可以一次执行多个命令，事务具有以下特征
- 隔离操作：事务中的所有命令都会序列化、按顺序地执行，不会被其他命令打扰。
- 原子操作：事务中的命令要么全部被执行，要么全部都不执行
- 开启一个事务
multi
以后执行的所有命令，都在这个事务中执行的。
执行事务
1exec
会将在multi和exec中的操作一并提交。
取消事务
1discard
会将multi后的所有命令取消。
监视一个或者多个key
watch key...
监视一个(或多个)key，如果在事务执行之前这个(或这些) key被其他命令所改动，那么事务将被打断。
取消所有key的监视
unwatch - 发布/订阅操作
给某个频道发布消息
publish channel message
订阅某个频道的消息
subscribe channel
key-String
String 是 Redis 最基本的类型，可以理解成与 Memcached 一模一样的类型；
- 一个 Key 对应一个 Value， value是一个整体；
- Value 可以是任何类型数据（因为String 类型是二进制安全的：意思是 String 类型可以包含任何数据，如：String、数字、 jpg 图片、序列化的对象）；
- Value最大能存储 512M；
操作命令：
#S听类型 对字符串的支持
> SET mykey somevalue
OK
> GET mykey
"somevalue"
#String类型 对数字的支持
> set counter 100
OK
> incr counter
(integer) 101
> incr counter
(integer) 102
> incrby counter 50
(integer) 152
# 设置多数据
> mset a 10 b 20 c 30
OK
> mget a b c
1) "10"
2) "20"
3) "30"
> mget a
1) "10"应用场景：
- 单值缓存；
SET key value
GET key- 对象缓存(json格式，但不如使用hash更灵活)：
#使用String缓存对象
SET user:1 value(json格式数据)
GET user:1
#使用Hash缓存对象
MSET user:1:name yuan user:1:age 18
MGET user:1:name user:1:age 
key-Hash
Hash是一个键值（key-value）的集合。
- 一个key对应一个Hash(key-value entry 的集合)；
- 适合存储对象：
操作命令：HMSet、HGet、HGetAll、HLen、HDel、hincrby
//todo应用场景：适合存储对象，对象的每个属性和值，可以用hash的key-value来存储；虽然对象也可以通过json存储到String值中，但是使用Hash更方便操作对象的某个属性；
key-List
- List 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。
- 数据结构：List 就是链表，可以用来当消息队列用。Redis 提供了 List 的 Push 和 Pop 操作，还提供了操作某一段的 API，可以直接查询或者删除某一段的元素。
- 实现方式：Redis 的 List 的是实现是一个双向链表，既可以支持反向查找和遍历，更方便操作，不过带来了额外的内存开销。
操作命令：可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边） 常用命令：插入lpush/rpush、查询lpop/rpop、范围查询lrange（获取列表片段）、阻塞查询BLPop/BRPop(list空时阻塞)、删除LDrop/RDrop等。
//todo应用场景：List 应用场景非常多，也是 Redis 最重要的数据结构之一，比如 ：
- 微博、Twitter 的关注列表、粉丝列表都可以用 List 结构来实现。
- 公众号、微博的新消息列表， 使用：LRange key start end；
key-Set
- Set 是 String 类型的无序集合(集合即元素唯一)。Set 中的元素是无序的，而且是不重复的。
- Set 是通过 hashtable 实现的；
操作命令：SADD、SCARD、SDIFF、SDIFFSTORE、SINTER、SINTERSTORE、SISMEMBER、SMEMBERS、SMOVE、SPOP、SRANDMEMBER、SREM、SSCAN、SUNION、SUNIONSTORE。
#添加集合中的成员
> sadd myset 1 2 3
(integer) 3
#查看集合中的成员
> smembers myset
1. 3
2. 1
3. 2
#成员是否属于集合
> sismember myset 3
(integer) 1
> sismember myset 30
(integer) 0
#集合操作
#交集
SINTER set1 set2
#并集 set1 + set2
SUNION set1 set2
#差集 set1-(set2+set3)
SDIFF set1 set2 set3应用场景：Redis 的 Set 对外提供的功能和 List 一样是一个列表，特殊之处在于 Set 是自动去重的，而且 Set 提供了判断某个成员是否在一个 Set 集合中。
- 微信抽奖小程序
redis> SADD myset one two three
(integer) 3
# 从集合中随机获取n个成员
redis> SRANDMEMBER myset
"two"
redis> SRANDMEMBER myset 2
1) "one"
2) "three"
redis> SRANDMEMBER myset -5
1) "two"
2) "three"
3) "two"
4) "three"
5) "one"
# 从集合中随机获取n个成员，同时将取出的成员从集合中删除
- 微信/微博的点赞、收藏、标签，用：
SREM
SISMEMBER
SMEMBER
SCARD
- 实现微博、微信的关注模型：
#共同关注（关注某明星的粉丝也关注的其他明星）
#我关注的人也关注的明星
#推荐关注/可能认识的人(我的好友关注了，而我没有关注的人)
key-ZSet
Zset 和 Set 一样是 String 类型元素的集合，且不允许重复的元素，但是它时排序的（ Sorted Set 结构）。
- 和 Set 相比，Sorted Set关联了一个 Double 类型权重的参数 Score，使得集合中的元素能够按照 Score 进行有序排列，Redis 正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。
- 实现方式：Redis Sorted Set 的内部使用 HashMap 和跳跃表（skipList）来保证数据的存储和有序，HashMap 里放的是成员到 Score 的映射。 而跳跃表里存放的是所有的成员，排序依据是 HashMap 里存的 Score，使用跳跃表的结构可以获得比较高的查找效率，并且在实现上比较简单。
常用命令：zadd、zrange、zrem、zcard 等。
使用场景：ZSet 可以通过用户额外提供一个优先级（score）的参数来为成员排序，并且是插入有序的，即自动排序。
- 排行榜/热度榜
- 带优先级（权重）的消息队列
Redis高可用、分布式集群架构(千万级)
(待续)
SpringBoot 用 redis 作缓存
Spring Boot 使用的。一般有两种方式，一种是直接通过 RedisTemplate 来使用，另一种是使用 Spring Cache 集成 Redis（也就是注解的方式）。
（待续）
