Redis简介
Redis简介
REmote DIctionary Server(Redis) 是一个由 Salvatore Sanfilippo 写的 key-value 存储系统，是跨平台的非关系型数据库。
Redis 通常被称为数据结构服务器，因为值（value）可以是字符串(String)、哈希(Hash)、列表(list)、集合(sets)和有序集合(sorted sets)等类型。
Redis 与其他 key - value 缓存产品有以下三个特点：
- Redis支持数据的持久化，可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用。
- Redis不仅仅支持简单的key-value类型的数据，同时还提供list，set，zset，hash等数据结构的存储。
- Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。
Redis官网：https://redis.io/
中文官网：http://redis.cn/
Redis优势
- 性能极高 – Redis能读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s 。
- 丰富的数据类型 – Redis支持二进制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 数据类型操作。
- 原子 – Redis的所有操作都是原子性的，意思就是要么成功执行要么失败完全不执行。单个操作是原子性的。多个操作也支持事务，即原子性，通过MULTI和EXEC指令包起来。
- 丰富的特性 – Redis还支持 publish/subscribe, 通知, key 过期等等特性。
Redis与其他key-value存储的不同
- Redis有着更为复杂的数据结构并且提供对他们的原子性操作，这是一个不同于其他数据库的进化路径。Redis的数据类型都是基于基本数据结构的同时对程序员透明，无需进行额外的抽象。
- Redis运行在内存中但是可以持久化到磁盘，所以在对不同数据集进行高速读写时需要权衡内存，因为数据量不能大于硬件内存。在内存数据库方面的另一个优点是，相比在磁盘上相同的复杂的数据结构，在内存中操作起来非常简单，这样Redis可以做很多内部复杂性很强的事情。同时，在磁盘格式方面他们是紧凑的以追加的方式产生的，因为他们并不需要进行随机访问。
Redis配置项
| 序号 | 配置项 | 说明 |
|---|---|---|
| 1 | daemonize no |
Redis 默认不是以守护进程的方式运行，可以通过该配置项修改，使用 yes 启用守护进程（Windows 不支持守护线程的配置为 no ） |
| 2 | pidfile /var/run/redis.pid |
当 Redis 以守护进程方式运行时，Redis 默认会把 pid 写入 /var/run/redis.pid 文件，可以通过 pidfile 指定 |
| 3 | port 6379 |
指定 Redis 监听端口，默认端口为 6379，作者在自己的一篇博文中解释了为什么选用 6379 作为默认端口，因为 6379 在手机按键上 MERZ 对应的号码，而 MERZ 取自意大利歌女 Alessia Merz 的名字 |
| 4 | bind 127.0.0.1 |
绑定的主机地址 |
| 5 | timeout 300 |
当客户端闲置多长秒后关闭连接，如果指定为 0 ，表示关闭该功能 |
| 6 | loglevel notice |
指定日志记录级别，Redis 总共支持四个级别：debug、verbose、notice、warning，默认为 notice |
| 7 | logfile stdout |
日志记录方式，默认为标准输出，如果配置 Redis 为守护进程方式运行，而这里又配置为日志记录方式为标准输出，则日志将会发送给 /dev/null |
| 8 | databases 16 |
设置数据库的数量，默认数据库为0，可以使用SELECT 命令在连接上指定数据库id |
| 9 | save <seconds> <changes>Redis 默认配置文件中提供了三个条件：save 900 1save 300 10save 60 10000分别表示 900 秒（15 分钟）内有 1 个更改，300 秒（5 分钟）内有 10 个更改以及 60 秒内有 10000 个更改。 |
指定在多长时间内，有多少次更新操作，就将数据同步到数据文件，可以多个条件配合 |
| 10 | rdbcompression yes |
指定存储至本地数据库时是否压缩数据，默认为 yes，Redis 采用 LZF 压缩，如果为了节省 CPU 时间，可以关闭该选项，但会导致数据库文件变的巨大 |
| 11 | dbfilename dump.rdb |
指定本地数据库文件名，默认值为 dump.rdb |
| 12 | dir ./ |
指定本地数据库存放目录 |
| 13 | slaveof <masterip> <masterport> |
设置当本机为 slave 服务时，设置 master 服务的 IP 地址及端口，在 Redis 启动时，它会自动从 master 进行数据同步 |
| 14 | masterauth <master-password> |
当 master 服务设置了密码保护时，slav 服务连接 master 的密码 |
| 15 | requirepass foobared |
设置 Redis 连接密码，如果配置了连接密码，客户端在连接 Redis 时需要通过 AUTH |
| 16 | maxclients 128 |
设置同一时间最大客户端连接数，默认无限制，Redis 可以同时打开的客户端连接数为 Redis 进程可以打开的最大文件描述符数，如果设置 maxclients 0，表示不作限制。当客户端连接数到达限制时，Redis 会关闭新的连接并向客户端返回 max number of clients reached 错误信息 |
| 17 | maxmemory <bytes> |
指定 Redis 最大内存限制，Redis 在启动时会把数据加载到内存中，达到最大内存后，Redis 会先尝试清除已到期或即将到期的 Key，当此方法处理 后，仍然到达最大内存设置，将无法再进行写入操作，但仍然可以进行读取操作。Redis 新的 vm 机制，会把 Key 存放内存，Value 会存放在 swap 区 |
| 18 | appendonly no |
指定是否在每次更新操作后进行日志记录，Redis 在默认情况下是异步的把数据写入磁盘，如果不开启，可能会在断电时导致一段时间内的数据丢失。因为 redis 本身同步数据文件是按上面 save 条件来同步的，所以有的数据会在一段时间内只存在于内存中。默认为 no |
| 19 | appendfilename appendonly.aof |
指定更新日志文件名，默认为 appendonly.aof |
| 20 | appendfsync everysec |
指定更新日志条件，共有 3 个可选值：no：表示等操作系统进行数据缓存同步到磁盘（快）always：表示每次更新操作后手动调用 fsync() 将数据写到磁盘（慢，安全）everysec：表示每秒同步一次（折中，默认值） |
| 21 | vm-enabled no |
指定是否启用虚拟内存机制，默认值为 no，简单的介绍一下，VM 机制将数据分页存放，由 Redis 将访问量较少的页即冷数据 swap 到磁盘上，访问多的页面由磁盘自动换出到内存中（在后面的文章我会仔细分析 Redis 的 VM 机制） |
| 22 | vm-swap-file /tmp/redis.swap |
虚拟内存文件路径，默认值为 /tmp/redis.swap，不可多个 Redis 实例共享 |
| 23 | vm-max-memory 0 |
将所有大于 vm-max-memory 的数据存入虚拟内存，无论 vm-max-memory 设置多小，所有索引数据都是内存存储的(Redis 的索引数据 就是 keys)，也就是说，当 vm-max-memory 设置为 0 的时候，其实是所有 value 都存在于磁盘。默认值为 0 |
| 24 | vm-page-size 32 |
Redis swap 文件分成了很多的 page，一个对象可以保存在多个 page 上面，但一个 page 上不能被多个对象共享，vm-page-size 是要根据存储的 数据大小来设定的，作者建议如果存储很多小对象，page 大小最好设置为 32 或者 64bytes；如果存储很大大对象，则可以使用更大的 page，如果不确定，就使用默认值 |
| 25 | vm-pages 134217728 |
设置 swap 文件中的 page 数量，由于页表（一种表示页面空闲或使用的 bitmap）是在放在内存中的，，在磁盘上每 8 个 pages 将消耗 1byte 的内存。 |
| 26 | vm-max-threads 4 |
设置访问swap文件的线程数,最好不要超过机器的核数,如果设置为0,那么所有对swap文件的操作都是串行的，可能会造成比较长时间的延迟。默认值为4 |
| 27 | glueoutputbuf yes |
设置在向客户端应答时，是否把较小的包合并为一个包发送，默认为开启 |
| 28 | hash-max-zipmap-entries 64 hash-max-zipmap-value 512 |
指定在超过一定的数量或者最大的元素超过某一临界值时，采用一种特殊的哈希算法 |
| 29 | activerehashing yes |
指定是否激活重置哈希，默认为开启（后面在介绍 Redis 的哈希算法时具体介绍） |
| 30 | include /path/to/local.conf |
指定包含其它的配置文件，可以在同一主机上多个Redis实例之间使用同一份配置文件，而同时各个实例又拥有自己的特定配置文件 |
Redis-Key
redis-cli --raw --raw可以避免中文乱码
INFO 获取redis服务器所有信息
SAVE 用于创建当前数据库的备份,该命令将在 redis 安装目录中创建dump.rdb文件。
如果需要恢复数据，只需将备份文件 (dump.rdb) 移动到 redis 安装目录并启动服务即可。
BGSAVE 创建 redis 备份文件也可以使用命令 BGSAVE，该命令在后台执行。
CONFIG GET dir 获取 redis 目录
KEYS * 查看所有key
EXISTS 查询某个key是不是存在
DEL 删除key
MOVE 移动某个key到其他数据库
SELECT 切换数据库
EXPIRE 设置过期时间
EXPIREAT 在指定时间点过期
PERSIST 取消过期时间
TTL 以秒为单位返回 key 的剩余生存时间(TTL, time to live)
PTTL 以毫秒为单位返回 key 的剩余生存时间。
FLUSHDB 清除当前数据库
FLUSHALL 清除所有数据库
TYPE 查看key对应的类型
DUMP key 序列化给定 key ，并返回被序列化的值。
RANDOMKEY 从当前数据库中随机返回一个 key
RENAME 修改 key 的名称
RENAMENX 仅当 newkey 不存在时，将 key 改名为 newkey
SCAN cursor [MATCH pattern] [COUNT count] 迭代数据库中的数据库键。
Redis数据类型
基本数据类型
Redis支持五种数据类型：string（字符串），hash（哈希），list（列表），set（集合）及zset(sorted set：有序集合)。
- String：
- SET，GET, GETSET, GETBIT, SETBIT, MSET, MGET，APPEND(key不存在时相当于SET)
- STRLEN, GETRANGE, SETRANGE
- INCR, DECR, INCRBY, DECRBY，INCRBYFLOAT
- SETEX(set with expire), PSETEX(以ms为单位)
- SETNX(set if not exist)
- hash：
- HSET，HGET, HMSET, HMGET, HDEL, HGETALL, HKEYS, HVALS, HSCAN
- HLEN
- HEXISTS
- HINCRBY, HINCRBYFLOAT,
- HSETNX
- LIST：
- LPUSH，LRANGE
- set：
- SADD，SMEMBERS
- zset：
- ZADD，ZRANGEBYSCORE
| 类型 | 简介 | 特性 | 场景 |
|---|---|---|---|
| String(字符串) | 二进制安全 | string 类型是二进制安全的，意思是 redis 的 string 可以包含任何数据，比如jpg图片或者序列化的对象。一个键最大能存储512MB | --- |
| Hash(字典) | 键值对集合,即编程语言中的Map类型 | 适合存储对象,并且可以像数据库中update一个属性一样只修改某一项属性值(Memcached中需要取出整个字符串反序列化成对象修改完再序列化存回去)。每个 hash 可以存储 2^32 -1 键值对（40多亿） | 存储、读取、修改用户属性 |
| List(列表) | 链表(双向链表) | 增删快,提供了操作某一段元素的API。每个List可以存储 2^32 -1 个元素（40多亿） | 1,最新消息排行等功能(比如朋友圈的时间线) 2,消息队列 |
| Set(集合) | 哈希表实现,元素不重复 | 1、添加、删除,查找的复杂度都是O(1) 2、为集合提供了求交集、并集、差集等操作 |
1、共同好友 2、利用唯一性,统计访问网站的所有独立ip 3、好友推荐时,根据tag求交集,大于某个阈值就可以推荐 |
| Sorted Set(有序集合) | 将Set中的元素增加一个权重参数score,元素按score有序排列 | 数据插入集合时,已经进行天然排序 | 1、排行榜 2、带权重的消息队列 |
Redis HyperLogLog
Redis 在 2.8.9 版本添加了 HyperLogLog 结构。
Redis HyperLogLog 是用来做基数统计的算法，HyperLogLog 的优点是，在输入元素的数量或者体积非常非常大时，计算基数所需的空间总是固定 的、并且是很小的。
在 Redis 里面，每个 HyperLogLog 键只需要花费 12 KB 内存，就可以计算接近 2^64 个不同元素的基 数。这和计算基数时，元素越多耗费内存就越多的集合形成鲜明对比。
但是，因为 HyperLogLog 只会根据输入元素来计算基数，而不会储存输入元素本身，所以 HyperLogLog 不能像集合那样，返回输入的各个元素。
什么是基数?
比如数据集 {1, 3, 5, 7, 5, 7, 8}， 那么这个数据集的基数集为 {1, 3, 5 ,7, 8}, 基数(不重复元素)为5。 基数估计就是在误差可接受的范围内，快速计算基数。
Redis GEO
Redis GEO 主要用于存储地理位置信息，并对存储的信息进行操作，该功能在 Redis 3.2 版本新增。
Redis GEO 操作方法有：
- geoadd：添加地理位置的坐标。
- geopos：获取地理位置的坐标。
- geodist：计算两个位置之间的距离。
- georadius：根据用户给定的经纬度坐标来获取指定范围内的地理位置集合。
- georadiusbymember：根据储存在位置集合里面的某个地点获取指定范围内的地理位置集合。
- geohash：返回一个或多个位置对象的 geohash 值。
Redis Stream
Redis Stream 是 Redis 5.0 版本新增加的数据结构。
Redis Stream 主要用于消息队列（MQ，Message Queue），Redis 本身是有一个 Redis 发布订阅 (pub/sub) 来实现消息队列的功能，但它有个缺点就是消息无法持久化，如果出现网络断开、Redis 宕机等，消息就会被丢弃。
简单来说发布订阅 (pub/sub) 可以分发消息，但无法记录历史消息。
而 Redis Stream 提供了消息的持久化和主备复制功能，可以让任何客户端访问任何时刻的数据，并且能记住每一个客户端的访问位置，还能保证消息不丢失。
每个 Stream 都有唯一的名称，它就是 Redis 的 key，在我们首次使用 xadd 指令追加消息时自动创建。
上图解析：
- Consumer Group ：消费组，使用 XGROUP CREATE 命令创建，一个消费组有多个消费者(Consumer)。
- last_delivered_id ：游标，每个消费组会有个游标 last_delivered_id，任意一个消费者读取了消息都会使游标 last_delivered_id 往前移动。
- pending_ids ：消费者(Consumer)的状态变量，作用是维护消费者的未确认的 id。 pending_ids 记录了当前已经被客户端读取的消息，但是还没有 ack (Acknowledge character：确认字符）。
消息队列相关命令：
- XADD - 添加消息到末尾
- XTRIM - 对流进行修剪，限制长度
- XDEL - 删除消息
- XLEN - 获取流包含的元素数量，即消息长度
- XRANGE - 获取消息列表，会自动过滤已经删除的消息
- XREVRANGE - 反向获取消息列表，ID 从大到小
- XREAD - 以阻塞或非阻塞方式获取消息列表
消费者组相关命令：
- XGROUP CREATE - 创建消费者组
- XREADGROUP GROUP - 读取消费者组中的消息
- XACK - 将消息标记为"已处理"
- XGROUP SETID - 为消费者组设置新的最后递送消息ID
- XGROUP DELCONSUMER - 删除消费者
- XGROUP DESTROY - 删除消费者组
- XPENDING - 显示待处理消息的相关信息
- XCLAIM - 转移消息的归属权
- XINFO - 查看流和消费者组的相关信息；
- XINFO GROUPS - 打印消费者组的信息；
- XINFO STREAM - 打印流信息
