互联网企业：超详细的Redis笔记，十分钟搞定

Redis简介：

Redis 是完全开源免费的，遵守 BSD 协议，是一个高性能的 key - value 数据库。

Redis的全称是 Remote Dictionary Server，它是一款开源的高性能的NoSQL数据库，它可以用作数据库、缓存和消息队列。

Redis 与 其他 key - value 缓存产品有以下三个特点：

• Redis 支持数据持久化，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优势：

• 性能极高 – Redis 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。
• 原子性 - 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。
• 其他特性 - Redis 还支持 publish/subscribe 通知，key 过期等特性。

NoSQL

NoSQL 最常见的解释是 non-relational，非关系型数据库，还有一种说法是 Not Only SQL，不仅仅是 SQL，NoSQL 仅仅是一个概念，泛指非关系型的数据库，区别于关系数据库，它们不保证关系数据的 ACID 特性。ACID 即

• A (Atomicity) 原子性
• C (Consistency) 一致性
• I (Isolation) 独立性
• D (Durability) 持久性

Redis 通过提供多种键值对的数据类型来适应不同场景下的存储需求。

Redis 数据类型及主要应用场景：

image

关于上表中的部分释义：

1. 压缩列表是列表键和哈希键的底层实现之一。
   当一个列表键只包含少量列表项，并且每个列表项要么就是小整数，要么就是长度比较短的字符串，Redis就会使用压缩列表来做列表键的底层实现
2. 整数集合是集合键的底层实现之一，当一个集合只包含整数值元素，并且这个集合的元素数量不多时，Redis就会使用整数集合作为集合键的底层实现

• 字符串 - strings

string 字符串 是 Redis 中最简单的数据类型，它是与 Memcached 一样的类型，一个 key 对应一个 value，这种 key/value 对应的方式称为键值对。字符串对很多例子都有用，例如缓存 HTML 片段和网页。

• 集合 - set

set 是集合，和我们数学中的集合概念相似，对集合的操作有添加删除元素，有对多个集合求交并差等操作。操作中 key 理解为集合的名字。

• 散列 - hash

hash 是一个键值 (key=>value) 对集合；是一个 string 类型的 field 和 value 的映射表，hash 特别适合用于存储对象。

• 列表 - list

Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）。list类型经常会被用于消息队列的服务，以完成多程序之间的消息交换。

• 有序集合 - zset

Redis zset 和 set 一样也是 string 类型元素的集合，且不允许重复的成员。当你需要一个有序的并且不重复的集合列表时，那么可以选择 sorted set 数据结构。

应用场景：

Redis 的应用场景包括：缓存系统（“热点”数据：高频读、低频写）、计数器、消息队列系统、排行榜、社交网络和实时系统。

[图片上传失败...(image-2d6283-1606379864088)]

Redis常用命令

常用管理命令

1、启动Redis

> redis-server [--port 6379]

如果命令参数过多，建议通过配置文件来启动Redis。

> redis-server [xx/xx/redis.conf]

6379是Redis默认端口号。

2、连接Redis

> ./redis-cli [-h 127.0.0.1 -p 6379]

3、停止Redis

> redis-cli shutdown

> kill redis-pid

以上两条停止Redis命令效果一样。

4、发送命令

给Redis发送命令有两种方式：

1、redis-cli带参数运行，如：

> redis-cli shutdown
not connected> 

这样默认是发送到本地的6379端口。

2、redis-cli不带参数运行，如：

> ./redis-cli

127.0.0.1:6379> shutdown
not connected> 

5、测试连通性

127.0.0.1:6379> ping
PONG

key操作命令

获取所有键

语法：keys pattern

127.0.0.1:6379> keys *
1) "javastack"

• *表示通配符，表示任意字符，会遍历所有键显示所有的键列表，时间复杂度O(n)，在生产环境不建议使用。

获取键总数

语法：dbsize

127.0.0.1:6379> dbsize
(integer) 6

获取键总数时不会遍历所有的键，直接获取内部变量，时间复杂度O(1)。

查询键是否存在

语法：exists key [key …]

127.0.0.1:6379> exists javastack java
(integer) 2

查询查询多个，返回存在的个数。

删除键

语法：del key [key …]

127.0.0.1:6379> del java javastack
(integer) 1

可以删除多个，返回删除成功的个数。

查询键类型

语法： type key

127.0.0.1:6379> type javastack
string

移动键

语法：move key db

如把javastack移到2号数据库。

127.0.0.1:6379> move javastack 2
(integer) 1
127.0.0.1:6379> select 2
OK
127.0.0.1:6379[2]> keys *
1) "javastack"

查询key的生命周期（秒）

秒语法：ttl key
毫秒语法：pttl key

127.0.0.1:6379[2]> ttl javastack
(integer) -1

-1：永远不过期。

设置过期时间

秒语法：expire key seconds
毫秒语法：pexpire key milliseconds

127.0.0.1:6379[2]> expire javastack 60
(integer) 1
127.0.0.1:6379[2]> ttl javastack
(integer) 55

设置永不过期

语法：persist key

127.0.0.1:6379[2]> persist javastack
(integer) 1

更改键名称

语法：rename key newkey

127.0.0.1:6379[2]> rename javastack javastack123
OK

字符串操作命令

字符串是Redis中最基本的数据类型，单个数据能存储的最大空间是512M。

存放键值

语法：set key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]

nx：如果key不存在则建立，xx：如果key存在则修改其值，也可以直接使用setnx/setex命令。

127.0.0.1:6379> set javastack 666
OK

获取键值

语法：get key

127.0.0.1:6379[2]> get javastack
"666"

值递增/递减

如果字符串中的值是数字类型的，可以使用incr命令每次递增，不是数字类型则报错。

语法：incr key

127.0.0.1:6379[2]> incr javastack
(integer) 667

一次想递增N用incrby命令，如果是浮点型数据可以用incrbyfloat命令递增。

同样，递减使用decr、decrby命令。

批量存放键值

语法：mset key value [key value …]

127.0.0.1:6379[2]> mset java1 1 java2 2 java3 3
OK

获取获取键值

语法：mget key [key …]

127.0.0.1:6379[2]> mget java1 java2
1) "1"
2) "2"

Redis接收的是UTF-8的编码，如果是中文一个汉字将占3位返回。

获取值长度

语法：strlen key
127.0.0.1:6379[2]> strlen javastack
(integer) 3

追加内容

语法：append key value

127.0.0.1:6379[2]> append javastack hi
(integer) 5

向键值尾部添加，如上命令执行后由666变成666hi

获取部分字符

语法：getrange key start end

> 127.0.0.1:6379[2]> getrange javastack 0 4
"javas"

集合操作命令

集合类型和列表类型相似，只不过是集合是无序且不可重复的。

集合

存储值

语法：sadd key member [member …]

// 这里有8个值（2个java），只存了7个
127.0.0.1:6379> sadd langs java php c++ go ruby python kotlin java
(integer) 7

获取元素

获取所有元素语法：smembers key

127.0.0.1:6379> smembers langs
1) "php"
2) "kotlin"
3) "c++"
4) "go"
5) "ruby"
6) "python"
7) "java"

随机获取语法：srandmember langs count

127.0.0.1:6379> srandmember langs 3
1) "c++"
2) "java"
3) "php"

判断集合是否存在元素

语法：sismember key member

127.0.0.1:6379> sismember langs go
(integer) 1

获取集合元素个数

语法：scard key

127.0.0.1:6379> scard langs
(integer) 7

删除集合元素

语法：srem key member [member …]

127.0.0.1:6379> srem langs ruby kotlin
(integer) 2

弹出元素

语法：spop key [count]

127.0.0.1:6379> spop langs 2
1) "go"
2) "java"

有序集合

和列表的区别：

1、列表使用链表实现，两头快，中间慢。有序集合是散列表和跳跃表实现的，即使读取中间的元素也比较快。

2、列表不能调整元素位置，有序集合能。

3、有序集合比列表更占内存。

存储值

语法：zadd key [NX|XX] [CH] [INCR] score member [score member …]

127.0.0.1:6379> zadd footCounts 16011 tid 20082 huny 2893 nosy
(integer) 3

获取元素分数

语法：zscore key member

127.0.0.1:6379> zscore footCounts tid
"16011"

获取排名范围排名语法：zrange key start stop [WITHSCORES]

// 获取所有，没有分数
127.0.0.1:6379> zrange footCounts 0 -1
1) "nosy"
2) "tid"
3) "huny"

// 获取所有及分数
127.0.0.1:6379> zrange footCounts 0 -1 Withscores
1) "nosy"
2) "2893"
3) "tid"
4) "16011"
5) "huny"
6) "20082"

获取指定分数范围排名语法：zrangebyscore key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count]

127.0.0.1:6379> zrangebyscore footCounts 3000 30000 withscores limit 0 1
1) "tid"
2) "16011"

增加指定元素分数

语法：zincrby key increment member

127.0.0.1:6379> zincrby footCounts 2000 tid
"18011"

获取集合元素个数

语法：zcard key

127.0.0.1:6379> zcard footCounts
(integer) 3

获取指定范围分数个数

语法：zcount key min max

127.0.0.1:6379> zcount footCounts 2000 20000
(integer) 2

删除指定元素

语法：zrem key member [member …]

127.0.0.1:6379> zrem footCounts huny
(integer) 1

获取元素排名

语法：zrank key member

127.0.0.1:6379> zrank footCounts tid
(integer) 1

列表操作命令

列表类型是一个有序的字段串列表，内部是使用双向链表实现，所有可以向两端操作元素，获取两端的数据速度快，通过索引到具体的行数比较慢。

列表类型的元素是有序且可以重复的。

存储值

左端存值语法：lpush key value [value …]

127.0.0.1:6379> lpush list lily sandy
(integer) 2

右端存值语法：rpush key value [value …]

127.0.0.1:6379> rpush list tom kitty
(integer) 4

索引存值语法：lset key index value

127.0.0.1:6379> lset list 3 uto
OK

弹出元素

左端弹出语法：lpop key

127.0.0.1:6379> lpop list
"sandy"

右端弹出语法：rpop key

127.0.0.1:6379> rpop list
"kitty"

获取元素个数

语法：llen key

127.0.0.1:6379> llen list
(integer) 2

获取列表元素

两边获取语法：lrange key start stop

127.0.0.1:6379> lpush users tom kitty land pony jack maddy
(integer) 6

127.0.0.1:6379> lrange users 0 3
1) "maddy"
2) "jack"
3) "pony"
4) "land"

// 获取所有
127.0.0.1:6379> lrange users 0 -1
1) "maddy"
2) "jack"
3) "pony"
4) "land"
5) "kitty"
6) "tom"

// 从右端索引
127.0.0.1:6379> lrange users -3 -1
1) "land"
2) "kitty"
3) "tom"

索引获取语法：lindex key index

127.0.0.1:6379> lindex list 2
"ketty"

// 从右端获取
127.0.0.1:6379> lindex list -5
"sady"

删除元素

根据值删除语法：lrem key count value

127.0.0.1:6379> lpush userids 111 222 111 222 222 333 222 222
(integer) 8

// count=0 删除所有
127.0.0.1:6379> lrem userids 0 111
(integer) 2

// count > 0 从左端删除前count个
127.0.0.1:6379> lrem userids 3 222
(integer) 3

// count < 0 从右端删除前count个
127.0.0.1:6379> lrem userids -3 222
(integer) 2

范围删除语法：ltrim key start stop

// 只保留2-4之间的元素
127.0.0.1:6379> ltrim list 2 4
OK

散列操作命令

redis字符串类型键和值是字典结构形式，这里的散列类型其值也可以是字典结构。

存放键值

单个语法：hset key field value

127.0.0.1:6379> hset user name javastack
(integer) 1

多个语法：hmset key field value [field value …]

127.0.0.1:6379> hmset user name javastack age 20 address china
OK

不存在时语法：hsetnx key field value

127.0.0.1:6379> hsetnx user tall 180
(integer) 0

获取字段值

单个语法：hget key field

127.0.0.1:6379> hget user age
"20"

多个语法：hmget key field [field …]

127.0.0.1:6379> hmget user name age address
1) "javastack"
2) "20"
3) "china"

获取所有键与值语法：hgetall key

127.0.0.1:6379> hgetall user
1) "name"
2) "javastack"
3) "age"
4) "20"
5) "address"
6) "china"

获取所有字段语法：hkeys key

127.0.0.1:6379> hkeys user
1) "name"
2) "address"
3) "tall"
4) "age"

获取所有值语法：hvals key

127.0.0.1:6379> hvals user
1) "javastack"
2) "china"
3) "170"
4) "20"

判断字段是否存在

语法：hexists key field

127.0.0.1:6379> hexists user address
(integer) 1

获取字段数量

语法：hlen key

127.0.0.1:6379> hlen user
(integer) 4

递增/减

语法：hincrby key field increment

127.0.0.1:6379> hincrby user tall -10
(integer) 170

删除字段

语法：hdel key field [field …]

127.0.0.1:6379> hdel user age
(integer) 1

Redis 安装

Redis 支持在 Linux、OS X 、BSD 等 POSIX 系统中安装，也支持在 Windows 中安装，在 Windows 、Linux 下的安装

事务

redis 事务一次可以执行多条命令，服务器在执行命令期间，不会去执行其他客户端的命令请求。

事务中的多条命令被一次性发送给服务器，而不是一条一条地发送，这种方式被称为流水线，它可以减少客户端与服务器之间的网络通信次数从而提升性能。

Redis 最简单的事务实现方式是使用 MULTI 和 EXEC 命令将事务操作包围起来。

• 批量操作在发送 EXEC 命令前被放入队列缓存。
• 收到 EXEC 命令后进入事务执行，事务中任意命令执行失败，其余命令依然被执行。也就是说 Redis 事务不保证原子性。
• 在事务执行过程中，其他客户端提交的命令请求不会插入到事务执行命令序列中。

一个事务从开始到执行会经历以下三个阶段：

• 开始事务。
• 命令入队。
• 执行事务。

实例

以下是一个事务的例子， 它先以 MULTI 开始一个事务， 然后将多个命令入队到事务中， 最后由 EXEC 命令触发事务， 一并执行事务中的所有命令：

redis 127.0.0.1:6379> MULTI
OK
redis 127.0.0.1:6379> SET book-name "Mastering C++ in 21 days"
QUEUED
redis 127.0.0.1:6379> GET book-name
QUEUED
redis 127.0.0.1:6379> SADD tag "C++" "Programming" "Mastering Series"
QUEUED
redis 127.0.0.1:6379> SMEMBERS tag
QUEUED
redis 127.0.0.1:6379> EXEC
1) OK
2) "Mastering C++ in 21 days"
3) (integer) 3
4) 1) "Mastering Series"
 2) "C++"
 3) "Programming"

单个 Redis 命令的执行是原子性的，但 Redis 没有在事务上增加任何维持原子性的机制，所以 Redis 事务的执行并不是原子性的。

事务可以理解为一个打包的批量执行脚本，但批量指令并非原子化的操作，中间某条指令的失败不会导致前面已做指令的回滚，也不会造成后续的指令不做。

“这是官网上的说明 From redis docs on transactions:
It's important to note that even when a command fails, all the other commands in the queue are processed – Redis will not stop the processing of commands.

比如：

redis 127.0.0.1:7000> multi
OK
redis 127.0.0.1:7000> set a aaa
QUEUED
redis 127.0.0.1:7000> set b bbb
QUEUED
redis 127.0.0.1:7000> set c ccc
QUEUED
redis 127.0.0.1:7000> exec
1) OK
2) OK
3) OK

如果在 set b bbb 处失败，set a 已成功不会回滚，set c 还会继续执行。

Redis 事务命令

下表列出了 redis 事务的相关命令：

序号命令及描述1DISCARD 取消事务，放弃执行事务块内的所有命令。2EXEC 执行所有事务块内的命令。3MULTI 标记一个事务块的开始。4UNWATCH 取消 WATCH 命令对所有 key 的监视。5WATCH key [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。

持久化

Redis 是内存型数据库，为了保证数据在断电后不会丢失，需要将内存中的数据持久化到硬盘上。

RDB 持久化

将某个时间点的所有数据都存放到硬盘上。

可以将快照复制到其他服务器从而创建具有相同数据的服务器副本。

如果系统发生故障，将会丢失最后一次创建快照之后的数据。

如果数据量大，保存快照的时间会很长。

AOF 持久化

将写命令添加到 AOF 文件（append only file）末尾。

使用 AOF 持久化需要设置同步选项，从而确保写命令 同步到磁盘文件上的时机。这是因为对文件进行写入并不会马上将内容同步到磁盘上，而是先存储到缓冲区，然后由操作系统决定什么时候同步到磁盘。

选项同步频率always每个写命令都同步eyerysec每秒同步一次no让操作系统来决定何时同步

• always 选项会严重减低服务器的性能
• everysec 选项比较合适，可以保证系统崩溃时只会丢失一秒左右的数据，并且 Redis 每秒执行一次同步对服务器几乎没有任何影响。
• no 选项并不能给服务器性能带来多大的提升，而且会增加系统崩溃时数据丢失的数量。

随着服务器写请求的增多，AOF 文件会越来越大。Redis 提供了一种将 AOF 重写的特性，能够去除 AOF 文件中的冗余写命令。

复制

通过使用 slaveof host port 命令来让一个服务器成为另一个服务器的从服务器。

一个从服务器只能有一个主服务器，并且不支持主主复制。

连接过程

1. 主服务器创建快照文件，即 RDB 文件，发送给从服务器，并在发送期间使用缓冲区记录执行的写命令。快照文件发送完毕之后，开始像从服务器发送存储在缓冲区的写命令。
2. 从服务器丢弃所有旧数据，载入主服务器发来的快照文件，之后从服务器开始接受主服务器发来的写命令。
3. 主服务器每执行一次写命令，就向从服务器发送相同的写命令。

主从链

随着负载不断上升，主服务器无法很快的更新所有从服务器，或者重新连接和重新同步从服务器将导致系统超载。为了解决这个问题，可以创建一个中间层来分担主服务器的复制工作。中间层的服务器是最上层服务器的从服务器，又是最下层服务器的主服务器。

哨兵

Sentinel（哨兵）可以监听集群中的服务器，并在主服务器进入下线状态时，自动从从服务器中选举处新的主服务器。

分片

分片是将数据划分为多个部分的方法，可以将数据存储到多台机器里面，这种方法在解决某些问题时可以获得线性级别的性能提升。

假设有 4 个 Redis 实例 R0, R1, R2, R3, 还有很多表示用户的键 user:1, user:2, ... , 有不同的方式来选择一个指定的键存储在哪个实例中。

• 最简单的是范围分片，例如用户 id 从 0 ~ 1000 的存储到实例 R0 中，用户 id 从 1001 ~ 2000 的存储到实例 R1中，等等。但是这样需要维护一张映射范围表，维护操作代价高。
• 还有一种是哈希分片。使用 CRC32 哈希函数将键转换为一个数字，再对实例数量求模就能知道存储的实例。

根据执行分片的位置，可以分为三种分片方式：

• 客户端分片：客户端使用一致性哈希等算法决定应当分布到哪个节点。
• 代理分片：将客户端的请求发送到代理上，由代理转发到正确的节点上。
• 服务器分片：Redis Cluster。