文章目录

一、redis
- [1.1 redis概述](#1.1 redis概述)
- [1.2 redis安装](#1.2 redis安装)
二、string
- [2.1 基础命令](#2.1 基础命令)
- [2.2 存储结构](#2.2 存储结构)
- [2.3 应用](#2.3 应用)
三、list
- [3.1 基础命令](#3.1 基础命令)
- [3.2 应用](#3.2 应用)
四、hash
- [4.1 基础命令](#4.1 基础命令)
- [4.2 存储结构](#4.2 存储结构)
- [4.3 应用](#4.3 应用)
五、set
- [5.1 基础命令](#5.1 基础命令)
- [5.2 存储结构](#5.2 存储结构)
- [5.3 应用](#5.3 应用)
六、zset
- [6.1 基础命令](#6.1 基础命令)
- [6.2 存储结构](#6.2 存储结构)
- [6.3 应用](#6.3 应用)

一、redis

1.1 redis概述

redis（ Remote Dictionary Service -- 远程字典服务），它是一款开源、高性能的键值存储数据库。它支持各种数据结构，包括**字符串(String)、哈希(Hash)、列表(List)、集合(Set)、有序集合(ZSet)**等，并提供了丰富的操作命令，可以对这些数据结构进行灵活的读写操作。

redis以内存为主要存储介质，这使得它具有非常快速的读写性能。同时，Redis也支持将数据持久化到磁盘，以便在重启或崩溃恢复后保留数据。它采用了单线程的事件循环模型，通过异步IO和多路复用技术实现了高并发处理能力。

总结来说，redis是内存数据库、Key-Value数据库、数据结构数据库

1）远程字典服务：节点通过tcp，与redis建立连接交互。并且是请求回应模型，即节点发送请求命令到redis --> redis回复请求结果

2）内存数据库：指的是redis以内存为主要存储介质，数据都在内存中，不可能出现数据不在内存中，而磁盘有这个数据。

2）Key-Value数据库：redis是以KV方式存储的，其中key是string类型，而value多种数据结构。操作方式是redis通过key操作或者查询value。

详细的命令可以查阅redis命令中心

1.2 redis安装

1）安装redis-server

bash 复制代码

sudo apt-get install redis-server

2）查看redis服务的状态

bash 复制代码

ps -ef|grep redis

3）查看配置文件所在位置

bash 复制代码

whereis redis
# 结果是redis: /etc/redis

4）修改配置文件

先备份

bash 复制代码

# 以管理员身份登录
sudo -i

cd /etc/redis/

# 备份
cp redis.conf redis.conf.copy

修改配置文件

bash 复制代码

 sudo vim /etc/redis/redis.conf

修改内容为

bash 复制代码

# 守护进程，修改为yes后即可后台运行
daemonize yes 

# 监听的地址，默认是127.0.0.1，会导致只能在本地访问。修改为0.0.0.0则可以在任意IP访问
bind 0.0.0.0

# 其他修改（可选）

# 密码，设置后访问 redis 必须输入密码
requirepass 123456

# 监听端口号，默认为 6379
port 6379

5）重启redis

bash 复制代码

sudo service redis restart

6）客户端连接

bash 复制代码

redis-cli [options] [commonds]
-h 指定要连接的redis节点的IP地址，默认是127.0.0.1
-p 指定要连接的redis节点的端口，默认是6379
-a 指定redis的访问密码

比如

bash 复制代码

redis-cli -h 127.0.0.1 -a 123456

二、string

string字符数组，该字符串是动态字符串 raw，字符串长度小于1M时，加倍扩容；超过 1M 每次只多扩 1M；字符串最大长度为512M；

注意：redis 字符串是二进制安全字符串；可以存储图片，二进制协议等二进制数据；

2.1 基础命令

bash 复制代码

# 设置 key 的 value 值
SET key val
# 获取 key 的 value
GET key
# 一次为多个字符串键设置值
MSET key value
# 一次获取多个字符串键的值
MGET key [key...]
# 将key设置值为value，如果key不存在，这种情况下等同SET命令。 当key存在时，什么也不做。SETNX是"SET if Not eXists"的简写。
SETNX key value
MSETNC key value [key value ...]

# 返回key对应的字符串value的子串，这个子串是由start和end位移决定的（两者都在string内）
GETRANGE key start end
# 覆盖key对应的string的一部分，从指定的offset处开始，覆盖value的长度。
SETRANGE key start end
# 追加新内容到值的末尾
APPEND key suffix

# 执行原子+1的操作
INCR key 
# 执行原子加一个整数的操作
INCRBY key increment
# 执行原子加一个浮点数的操作
INCRBYFLOAT key increment
# 执行原子-1的操作
DECR key
# 执行原子减一个整数的操作
DECR key decrement

# 删除字符串键值对
DEL key

# 设置或者清空key的value(字符串)在offset处的bit值。
SETBIT key offset value
# 返回key对应的string在offset处的bit值
GETBIT key offset
# 统计字符串设置为1的bit数.
BITCOUNT key

# 清除所有键值对
FLUSHALL

2.2 存储结构

字符串长度小于等于 20 且能转成整数，则使用 int 存储；
字符串长度小于等于 44，则使用 embstr 存储；
字符串长度大于44，则使用 raw 存储；

embstr ：是一种字符串编码方式，用于表示较短且不包含二进制数据的字符串。它是 Redis 用于优化内存使用的一种编码方式。使用 embstr 编码可以减少字符串对象在内存中的空间占用。对于符合条件的短字符串，Redis 会直接将字符串值存储在字符串对象的结构体中，而不是额外分配内存来保存字符串数据。

raw：是一种字符串编码方式，用于表示较长或包含二进制数据的字符串。使用 raw 编码方式存储字符串时，Redis 会分配额外的内存来保存字符串数据。这意味着 raw 编码的字符串对象在内存中占用更多的空间，但同时具有更大的灵活性，可以处理更长的字符串和包含二进制数据的字符串。

2.3 应用

1）对象存储。存储的数据不能改变，如果是需要改变的数据，使用hash来存储

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> set role:1001 'name:jack  sex:man  age:30'
OK
127.0.0.1:6379> get role:1001
"name:jack  sex:man  age:30"

2）累加器

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> set read 100
OK
127.0.0.1:6379> incr read
(integer) 101
127.0.0.1:6379> incrby read 50
(integer) 151

3）分布式锁，redis 实现的是非公平锁

bash 复制代码

# 加锁（不存在才能设置），EX 设置过期时间为 30 秒
set lock uuid nx ex 30
# 解锁
if (get(lock) == uuid)
 	del(lock);

4）位运算。比如实现签到功能。

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> setbit sign:1001:202307 1 1  # 2023年7月1日 签到
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit sign:1001:202307 2 1  # 2023年7月2日 签到
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit sign:1001:202307 3 0  # 2023年7月1日 未来签到
(integer) 0
127.0.0.1:6379> bitcount sign:1001:202307    # 获取该用户2023年7月签到次数
(integer) 2
127.0.0.1:6379> getbit sign:1001:202307 2    # 获取该用户2023年7月2日签到情况
(integer) 1

三、list

双向链表实现，列表首尾操作（删除和增加）时间复杂度O(1)；查找中间元素时间复杂度为O(n)；

列表中数据是否压缩的依据：

1）元素长度小于 48，不压缩；

2）元素压缩前后长度差不超过 8，不压缩；

3.1 基础命令

bash 复制代码

# 从队列的左侧入队一个或多个元素
LPUSH key value [value ...]
# 从队列的左侧弹出一个元素
LPOP key 

# 从队列的右侧入队一个或多个元素
RPUSH key value [value ...]
# 从队列的右侧弹出一个元素
RPOP key 

# 获取队列的长度
LLEN key 
# 获取队列指定索引上的元素
LINDEX key index
# 返回从队列的 start 和 end 之间的元素
LRANGE key start end
# 设置队列里面一个元素的值
LSET key index value

# 把 value 插入存于 key 的列表中在基准值 pivot 的前面或后面。
LINSERT key BEFORE|AFTER pivot value
# 修剪一个已存在的 list，这样 list 就会只包含指定范围的指定元素。
LTRIM key start stop
# 从存于 key 的列表里移除前 count 次出现的值为 value 的元素。
LREM key count value


# 它是 RPOP 的阻塞版本，因为这个命令会在给定list无法弹出任何元素的时候阻塞连接
BRPOP list timeout  # 超时时间 + 延时队列
BLPOP list timeout  # 超时时间 + 延时队列

3.2 应用

1）实现数据结构

栈（先进后出 FILO）

bash 复制代码

LPUSH + LPOP
# 或者
RPUSH + RPOP

队列（先进先出 FIFO）

bash 复制代码

LPUSH + RPOP
# 或者
RPUSH + LPOP

阻塞队列（blocking queue）

bash 复制代码

LPUSH + BRPOP
# 或者
RPUSH + BLPOP

2）获取固定窗口记录

在某些业务场景下，需要获取固定数量的记录；比如游戏里显示最近50条战绩；这些记录需要按照插入的先后顺序返回。

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> lpush scores game1 game2 game3 game4 game5 game6 game7 game8
(integer) 8
127.0.0.1:6379> ltrim scores 0 5
OK
127.0.0.1:6379> lrange scores 0 -1
1) "game8"
2) "game7"
3) "game6"
4) "game5"
5) "game4"
6) "game3"

实际项目中需要保证命令的原子性，所以一般用 lua 脚本或者使用 pipeline 命令。

bash 复制代码

# redis lua脚本

# 将传入的记录值保存在 record 变量中
local record = KEYS[1]
# 使用 LPUSH 命令将 record 的值插入到名为 "scores" 的列表的左侧，即将记录值添加到列表的开头。
redis.call("LPUSH", "scores", record)
# 使用 LTRIM 命令对 "scores" 列表进行修剪（trim），指定保留列表的起始索引为 0，结束索引为 4，即保留列表的前 5 个元素。
redis.call("LTRIM", "scores", 0, 4)

四、hash

散列表，查询修改 O(1)

4.1 基础命令

bash 复制代码

# 获取 key 对应 hash 中的 field 对应的值
HGET key field
# 设置 key 对应 hash 中的 field 对应的值
HSET key field value
# 设置多个hash键值对
HMSET key field value [field value ...]
# 获取多个field的值
HMGET key field [field ...]
# 给 key 对应 hash 中的 field 对应的值加一个整数值
HINCRBY key field increment
# 给 key 对应 hash 中的 field 对应的值加一个float类型的值
HINCRBYFLOAT key field increment
# 获取 key 对应的 hash 有多少个键值对
HLEN key
# 返回hash里面field是否存在
HEXISTS key field
# 删除 key 对应的 hash 的键值对，该键为field
HDEL key field

4.2 存储结构

节点数量大于 512（hash-max-ziplist-entries）或所有字符串长度大于 64（hash-max-ziplist-value），则使用 dict 实现；

节点数量小于等于 512 且有一个字符串长度小于 64，则使用ziplist 实现；

4.3 应用

1）存储对象

hash 可以存储需要频繁修改的对象。若为 string 类型首先把获得的字符串 json 反序列化，修改后，再用 json 序列化，操作繁琐。

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> hmset role:1001 name jack sex man age 30
OK
127.0.0.1:6379> hmget role:1001 age
1) "30"
127.0.0.1:6379> hset role:1001 age 40
(integer) 0
127.0.0.1:6379> hmget role:1001 age
1) "40"

而如果是string，一般使用的是json格式

bash 复制代码

set hash:10001 '{["name"]:"jack",["sex"]:"man",["age"]:30}'
# 假设现在修改 jack的年龄为40岁
# string:
get role:10001
# 将得到的字符串调用json解密，取出字段，修改 age 值
# 再调用json加密
set role:10001 '{["name"]:"jack",["sex"]:"man",["age"]:40}'

2）购物车：hash + list

hash：管理购物车中商品的具体信息

list：管理购物车中的商品，按照添加顺序来显示的

bash 复制代码

# 将用户id作为 key
# 商品id作为 field，商品数量作为 value
# 商品结构cost作为 field，具体金额作为 value
# 注意：这些物品是按照我们添加顺序来显示的；

# 添加商品：
 hset MyCart:10001 40001 1 cost 6000  # 用户id:10001 商品id：40001 数量：1  价格cost：6000
 lpush MyItem:10001 40001
# 增加数量：
 hincrby MyCart:10001 40001 1
 hincrby MyCart:10001 40001 -1 // 减少数量1
# 显示所有物品数量：
 hlen MyCart:10001
# 删除商品：
 hdel MyCart:10001 40001
 lrem MyItem:10001 1 40001
# 获取所有物品：
 lrange MyItem:10001
 # 40001 40002 40003
 hget MyCart:10001 40001
 hget MyCart:10001 40002
 hget MyCart:10001 40003

五、set

集合，用来存储唯一性字段，不要求有序。

5.1 基础命令

bash 复制代码

# 添加一个或多个指定的member元素到集合的 key中
SADD key member [member ...]
# 计算集合元素个数
SCARD key
# 列出所有的数据
SMEMBERS key
# 返回成员 member 是否是存储的集合 key的成员
SISMEMBER key member
# 随机返回key集合中的一个或者多个元素，不删除这些元素
SRANDMEMBER key [count]
# 从存储在key的集合中移除并返回一个或多个随机元素
SPOP key [count]
# 返回一个集合与给定集合的差集的元素
SDIFF key [key ...]
# 返回指定所有的集合的成员的交集
SINTER key [key ...]
# 返回给定的多个集合的并集中的所有成员
SUNION key [key ...]

5.2 存储结构

元素都为整数且节点数量小于等于 512（set-max-intset-entries），则使用整数数组存储；

元素当中有一个不是整数或者节点数量大于 512，则使用字典存储；

5.3 应用

bash 复制代码

# 添加抽奖用户
127.0.0.1:6379> sadd Award:1 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110
(integer) 10
# 查看抽奖用户
127.0.0.1:6379> smembers Award:1
 1) "101"
 2) "102"
 3) "103"
 4) "104"
 5) "105"
 6) "106"
 7) "107"
 8) "108"
 9) "109"
10) "110"
# 抽取多名获奖用户
127.0.0.1:6379> srandmember Award:1 2
1) "109"
2) "105"
# 抽取一等奖1名，二等奖2名，三等奖3名
127.0.0.1:6379> spop Award:1 1
1) "109"
127.0.0.1:6379> spop Award:1 2
1) "102"
2) "106"
127.0.0.1:6379> spop Award:1 3
1) "107"
2) "104"
3) "105"

2）共同关注，推荐好友

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> sadd user:A jack mark rose taylor
(integer) 4
127.0.0.1:6379> sadd user:B tom jack taylor alex
(integer) 4
# 获取共同关注
127.0.0.1:6379> sinter user:A user:B
1) "jack"
2) "taylor"
# 向 B 推荐 A 的好友
127.0.0.1:6379> sdiff user:A user:B
1) "rose"
2) "mark"
# 向 A 推荐 B 的好友
127.0.0.1:6379> sdiff user:B user:A
1) "tom"
2) "alex"

六、zset

有序集合；它是有序且唯一。zset是实时有序的，zset内部是使用调表实现的。可以用来实现排行榜

6.1 基础命令

bash 复制代码

# 添加到键为key有序集合（sorted set）里面
# XX: 仅仅更新存在的成员，不添加新成员。
# NX: 不更新存在的成员。只添加新成员。
# CH: 修改返回值为发生变化的成员总数
# INCR: 当ZADD指定这个选项时，成员的操作就等同ZINCRBY命令
ZADD key [NX|XX] [CH] [INCR] score member [score member ...]
# 从键为key有序集合中删除 member 的键值对
ZREM key member [member ...]
# 返回有序集key中，成员member的score值
ZSCORE key member
# 为有序集key的成员member的score值加上增量increment
ZINCRBY key increment member
# 返回key的有序集元素个数
ZCARD key
# 返回有序集key中成员member的排名。按score值从小到大排列
ZRANK key member
# 返回有序集key中成员member的排名。按score值从大到小排列
ZREVRANK key member
# 返回存储在有序集合key中的指定范围的元素(升序)
ZRANGE key start stop [WITHSCORES]
# 返回存储在有序集合key中的指定范围的元素(逆序)
ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]
# 返回有序集key中，score值在min和max之间(默认包括score值等于min或max)的成员。
ZCOUNT key min max
# 移除有序集key中，指定排名(rank)区间内的所有成员。
ZREMRANGEBYRANK key start stop
# 移除有序集key中，所有score值介于min和max之间(包括等于min或max)的成员。
ZREMRANGEBYSCORE key min max

6.2 存储结构

节点数量大于 128 或者有一个字符串长度大于 64，则使用跳表（skiplist）；

节点数量小于等于 128（zset-max-ziplist-entries）且所有字符串长度小于等于 64（zset-max-ziplist-value），则使用ziplist 存储；

6.3 应用

1）热搜排行榜

bash 复制代码

#  点击量 + 热搜id
127.0.0.1:6379> zadd hot:20230719 0 1001 0 1002 0 1003 0 1004 0 1005
(integer) 5
# 点击热搜
127.0.0.1:6379> zincrby hot:20230719 1 1001
"1"
127.0.0.1:6379> zincrby hot:20230719 1 1002
"1"
127.0.0.1:6379> zincrby hot:20230719 1 1003
"1"
127.0.0.1:6379> zincrby hot:20230719 1 1004
"1"
127.0.0.1:6379> zincrby hot:20230719 1 1005
"1"
# 获取热搜排行榜
127.0.0.1:6379> zrevrange hot:20230719 0 -1 withscores
 1) "1005"
 2) "1"
 3) "1004"
 4) "1"
 5) "1003"
 6) "1"
 7) "1002"
 8) "1"
 9) "1001"
10) "1"

2）延时队列

将消息序列化成一个字符串作为 zset 的 member；这个消息的到期处理时间作为 score，然后用多个线程轮询 zset 获取到期的任务进行处理。

c 复制代码

// 添加延时消息
def delay(msg):
    msg.id = str(uuid.uuid4()) // 保证 member 唯一
    value = json.dumps(msg)
    retry_ts = time.time() + 5 // 当前时间 + 5s后重试
    redis.zadd("delay-queue", retry_ts, value)

def loop():
    while True:
	   // 获取到期的消息
        values = redis.zrangebyscore("delay-queue", 0, time.time(), start=0, num=1)
        if not values:
            time.sleep(1)
            continue
        value = values[0]
        // 从延时队列中移除过期消息，并执行
        success = redis.zrem("delay-queue", value)
        if success:
            msg = json.loads(value)
            handle_msg(msg)
/*
缺点：loop 是多线程竞争，每个线程都从zrangebyscore获取到数据，只有一个能 zrem 成功。
优化：为了避免多余的操作，可以使用lua脚本原子执行这两个命令。
*/

3）分布式定时器

生产者将定时任务 hash 到不同的 redis 实体中，为每一个redis 实体分配一个 dispatcher 进程，用来定时获取 redis 中超时事件并发布到不同的消费者中

4）时间窗口限流

在 Redis 中，可以使用 EXPIRE 命令为指定的键设置过期时间。一旦过期时间到达，Redis 将自动删除该键。

bash 复制代码

EXPIRE key seconds

假设我们有一个键名为 "mykey" 的键，现在我们想要给它设置一个过期时间为 60 秒

bash 复制代码

> SET mykey "Hello, world!"
OK
> EXPIRE mykey 60
(integer) 1

系统限定用户的某个行为在指定的时间范围内（动态）只能发生 N 次。通过时间窗口限流实现

c 复制代码

// 指定用户 user_id 的某个行为 action 在特定时间内period 允许发生 max_count 次
// 维护一次时间窗口，将窗口外的记录全部清理掉，只保留窗口内的记录
local function is_action_allowed(red, userid,action, eriod, max_count)
local key = tab_concat({"hist", userid,action}, ":")
    local now = zv.time()
    red:init_pipeline()
    // 记录行为
    red:zadd(key, now, now)
    // 移除时间窗口之前的行为记录，剩下的都是时间窗口内的记录
    red:zremrangebyscore(key, 0, now - period*100)
    // 获取时间窗口内的行为数量
    red:zcard(key)
    // 设置过期时间，避免冷用户持续占用内存 时间窗口的长度+1秒
    red:expire(key, period + 1)
    // 提交
    local res = red:commit_pipeline()
    // 不超过次数返回 ture，超过返回 false
    return res[3] <= max_count
end

维护一次时间窗口，将窗口外的记录全部清理掉，只保留窗口内的记录；

缺点：记录了所有时间窗口内的数据，如果这个量很大，不适合做这样的限流；漏斗限流。

注意：如果用 key + expire 操作也能实现，但是实现的是熔断限流，这里是时间窗口限流的功能；

漏斗限流算法基于一个类似漏斗的数据结构，来控制请求的流量。

熔断限流是一种机制，用于在系统达到一定阈值时快速停止对其的请求。

Redis入门基础命令

文章目录

一、redis

1.1 redis概述

1.2 redis安装

二、string

2.1 基础命令

2.2 存储结构

2.3 应用

三、list

3.1 基础命令

3.2 应用

四、hash

4.1 基础命令

4.2 存储结构

4.3 应用

五、set

5.1 基础命令

5.2 存储结构

5.3 应用

六、zset

6.1 基础命令

6.2 存储结构

6.3 应用