【Redis】非关系型数据库之Redis的介绍及安装配置

liu_xueyin2024-01-07 19:45

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前言

一、关系型数据库与非关系型数据库

1.1关系型数据库

1.2非关系型数据库

1.3两者的区别

1.4非关系型数据库产生的背景

1.5总结

二、Redis介绍

2.1Redis是什么

2.2Redis的优点

2.3Redis的使用场景

2.4那些数据适合放在缓存中

2.5Redis为什么那么快（重点！！）

三、Redis的安装和部署

四、Redis的命令工具

4.1各种命令工具的功能

4.2Redis-cli命令行工具

4.3Redis-benchmark测试工具

五、lnmp与Redis对接

前言

一、关系型数据库与非关系型数据库

1.1关系型数据库

关系型数据库是一个结构化的数据库，创建在关系模型（二维表格模型）基础上，一般面向于记录。
SQL 语句（标准数据查询语言）就是一种基于关系型数据库的语言，用于执行对关系型数据库中数据的检索和操作。
主流的关系型数据库包括 Oracle、MySQL、SQL Server、DB2、PostgreSQL 等。
以上数据库在使用的时候必须先建库建表设计表结构，然后存储数据的时候按表结构去存，如果数据与表结构不匹配就会存储失败。

1.2非关系型数据库

NoSQL(NoSQL = Not Only SQL )，意思是"不仅仅是 SQL"，是非关系型数据库的总称。
除了主流的关系型数据库外的数据库，都认为是非关系型。
不需要预先建库建表定义数据存储表结构，每条记录可以有不同的数据类型和字段个数（比如微信群聊里的文字、图片、视频、音乐等）。
主流的 NoSQL 数据库有 Redis（键值对）、MongDB（文档）、Hbase（列式）、Memcached（键值对）、ElasticSearch（搜索） 等。

1.3两者的区别

（1）数据存储方式不同

关系型和非关系型数据库的主要差异是数据存储的方式。关系型数据天然就是表格式的，因此存储在数据表的行和列中。数据表可以彼此关联协作存储，也很容易提取数据。

与其相反，非关系型数据不适合存储在数据表的行和列中，而是大块组合在一起。非关系型数据通常存储在数据集中，就像文档、键值对或者图结构。你的数据及其特性是选择数据存储和提取方式的首要影响因素。

（2）扩展方式不同

SQL和NoSQL数据库最大的差别可能是在扩展方式上，要支持日益增长的需求当然要扩展。

要支持更多并发量，SQL数据库是纵向扩展，也就是说提高处理能力，使用速度更快速的计算机，这样处理相同的数据集就更快了。因为数据存储在关系表中，操作的性能瓶颈可能涉及很多个表，这都需要通过提高计算机性能来克服。虽然SQL数据库有很大扩展空间，但最终肯定会达到纵向扩展的上限。

而NoSQL数据库是横向扩展的。因为非关系型数据存储天然就是分布式的，NoSQL数据库的扩展可以通过给资源池添加更多普通的数据库服务器(节点)来分担负载。

3、对事务性的支持不同

如果数据操作需要高事务性或者复杂数据查询需要控制执行计划，那么传统的SQL数据库从性能和稳定性方面考虑是你的最佳选择。SQL数据库支持对事务原子性细粒度控制，并且易于回滚事务。

虽然NoSQL数据库也可以使用事务操作，但稳定性方面没法和关系型数据库比较，所以它们真正闪亮的价值是在操作的扩展性和大数据量处理方面。

总结概括：

1、针对存储方式：关系型数据库是二维表结构，非关系数据库表结构不固定，很多如键值对、文档、时间序列等

2、针对扩展方式：关系型数据库支持纵向扩展提升服务器的硬件性能，非关系型数据库可以横向扩展添加服务器数量

3、针对事务：关系型数据库事务遵守ACID特性，更稳定且细粒度高，非关系型数据库遵寻BASE原则，稳定性不如关系型数据库

1.4非关系型数据库产生的背景

可用于应对 Web2.0 纯动态网站类型的三高问题**（高并发、高性能、高可用）** 。
（1）High performance ------对数据库高并发读写需求
（2）Huge Storage ------对海量数据高效存储与访问需求
（3）High Scalability && High Availability------对数据库高可扩展性与高可用性需求

关系型数据库和非关系型数据库都有各自的特点与应用场景，两者的紧密结合将会给Web2.0的数据库发展带来新的思路。让关系型数据库关注在关系上和对数据的一致性保障，非关系型数据库关注在存储和高效率上。例如，在读写分离的MySQL数据库环境中，可以把经常访问的数据存储在非关系型数据库中，提升访问速度。

1.5总结

关系型数据库：
实例-->数据库-->表(table)-->记录行(row)、数据字段(column)

非关系型数据库：
实例-->数据库-->集合(collection)-->键值对(key-value)

非关系型数据库不需要手动建数据库和集合（表）。

1.6客户访问时，关系型数据库与redis的工作过程

二、Redis介绍

2.1Redis是什么

Redis（远程字典服务器） 是一个开源的 、使用C 语言编写 的 NoSQL 数据库。
Redis 基于内存运行并支持持久化 ，采用key-value（键值对）的存储形式，是目前分布式架构中不可或缺的一环。

Redis服务器程序是单进程模型，也就是在一台服务器上可以同时启动多个Redis进程，Redis的实际处理速度则是完全依靠于主进程的执行效率。若在服务器上只运行一个Redis进程，当多个客户端同时访问时，服务器的处理能力是会有一定程度的下降；若在同一台服务器上开启多个Redis进程，Redis在提高并发处理能力的同时会给服务器的CPU造成很大压力。即：在实际生产环境中，需要根据实际的需求来决定开启多少个Redis进程。若对高并发要求更高一些，可能会考虑在同一台服务器上开启多个进程。若CPU资源比较紧张，采用单进程即可。

2.2Redis的优点

**（1）具有极高的数据读写速度：数据读取的速度最高可达到 110000 次/s，数据写入速度最高可达到 81000 次/s。**因为Redis是基于内存运行的！！！！
**（2）支持丰富的数据类型：支持 key-value、Strings、Lists、Hashes、Sets 及 Sorted Sets 等数据类型操作。
（3）支持数据的持久化：当服务意外宕机，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。
（4）原子性：Redis 所有操作都是原子性的。
（5）支持数据备份：即 master-salve 模式的数据备份。**支持主从复制

2.3Redis的使用场景

Redis作为基于内存运行的数据库，是一个高性能的缓存，一般应用在Session缓存、队列、排行榜、计数器、最近最热文章、最近最热评论、发布订阅等。
Redis 适用于数据实时性要求高、数据存储有过期和淘汰特征的、不需要持久化或者只需要保证弱一致性、逻辑简单的场景。

我们通常会将部分数据放入缓存中，来提高访问速度，然后数据库承担存储的工作。

2.4那些数据适合放在缓存中

●即时性**。例如查询最新的物流状态信息。**
**●数据一致性要求不高。**例如门店信息，修改后，数据库中已经改了，五分钟后缓存中才是最新的，但不影响功能使用。
**●访问量大且更新频率不高，**例如网站首页的广告信息，访问量大，但是不会经常变化。

2.5Redis为什么那么快（重点！！）

1）redis是基于内存运行的，数据读写都是在内存中完成的
2）数据读写采用单线程模式，避免了多线程切换带来的CPU性能消耗，同时也不要考虑各种锁的问题
3）采用IO多路复用模型，可以使线程处理更多的网络连接请求，提高并发能力

注：在 Redis 6.0 中新增加的多线程也只是针对处理网络请求过程采用了多线性，而数据的读写命令，仍然是单线程处理的。

三、Redis的安装和部署

复制代码 
//环境准备
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config

#修改内核参数
vim /etc/sysctl.conf
vm.overcommit_memory = 1
##允许给到所有物理内存，无论当前的内存状态如何
net.core.somaxconn = 2048
##表示允许TCP连接等待长度

sysctl -p


//安装redis
yum install -y gcc gcc-c++ make

tar zxvf /opt/redis-7.0.9.tar.gz -C /opt/
cd /opt/redis-7.0.9
make
make PREFIX=/usr/local/redis install
#由于Redis源码包中直接提供了 Makefile 文件，所以在解压完软件包后，不用先执行 ./configure 进行配置，可直接执行 make 与 make install 命令进行安装。

#创建redis工作目录
mkdir /usr/local/redis/{conf,log,data}

cp /opt/redis-7.0.9/redis.conf /usr/local/redis/conf/

useradd -M -s /sbin/nologin redis
chown -R redis.redis /usr/local/redis/

#环境变量
vim /etc/profile 
PATH=$PATH:/usr/local/redis/bin		#增加一行

source /etc/profile


//修改配置文件
vim /usr/local/redis/conf/redis.conf
bind 127.0.0.1 192.168.80.10					#87行，添加 监听的主机地址
protected-mode no					#111行，将本机访问保护模式设置no。如果开启了，那么在没有设定bind ip且没有设密码的情况下，Redis只允许接受本机的响应
port 6379										#138行，Redis默认的监听6379端口
daemonize yes									#309行，设置为守护进程，后台启动
pidfile /usr/local/redis/log/redis_6379.pid		#341行，指定 PID 文件
logfile "/usr/local/redis/log/redis_6379.log"	#354行，指定日志文件
dir /usr/local/redis/data						#504行，指定持久化文件所在目录
requirepass abc123								#1037行，增加一行，设置redis密码


//定义systemd服务管理脚本
vim /usr/lib/systemd/system/redis-server.service
[Unit]
Description=Redis Server
After=network.target

[Service]
User=redis
Group=redis
Type=forking
TimeoutSec=0
PIDFile=/usr/local/redis/log/redis_6379.pid
ExecStart=/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis/conf/redis.conf
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID
PrivateTmp=true

[Install]
WantedBy=multi-user.target

#启动服务
systemctl start redis-server
systemctl enable redis-server

netstat -lntp | grep 6379

拓展

redis适合于1:4或1:8的cpu与内存资源配比，如果比例为1:2可能会造成CPU资源的浪费，那么可以一台服务器部署多个redis实例

四、Redis的命令工具

4.1各种命令工具的功能

复制代码 
redis-server：Redis 服务器启动命令
redis-benchmark：性能测试工具，用于检测 Redis 在本机的运行效率
redis-check-aof：修复有问题的 AOF 持久化文件
redis-check-rdb：修复有问题的 RDB 持久化文件
redis-cli：Redis 客户端命令行工具
redis-sentinel：Redis 哨兵集群使用

4.2Redis-cli命令行工具

复制代码 
语法：redis-cli -h host -p port [-a password]
-h ：指定远程主机
-p ：指定 Redis 服务的端口号
-a ：指定密码，未设置数据库密码可以省略-a 选项
若不添加任何选项表示，则使用 127.0.0.1:6379 连接本机上的 Redis 数据库

redis-cli -h 指定远程主机 -p 端口 -a 指定密码

4.3Redis-benchmark测试工具

复制代码 
redis-benchmark 是官方自带的 Redis 性能测试工具，可以有效的测试 Redis 服务的性能。
基本的测试语法：redis-benchmark [选项] [选项值]。
-h ：指定服务器主机名。
-p ：指定服务器端口。
-a：指定密码
-s ：指定服务器 socket
-c ：指定并发连接数。 
-n ：指定请求数。
-d ：以字节的形式指定 SET/GET 值的数据大小。
-q ：强制退出 redis。仅显示 query/sec 值。
-t ：仅运行以逗号分隔的测试命令列表。

-k ：1=keep alive 0=reconnect 。
-r ：SET/GET/INCR 使用随机 key, SADD 使用随机值。
-P ：通过管道传输<numreq>请求。

--csv ：以 CSV 格式输出。
-l ：生成循环，永久执行测试。
-I ：Idle 模式。仅打开 N 个 idle 连接并等待。
复制代码 
[root@localhost redis-7.0.13]# redis-benchmark -c 100 -n 10000 -h 192.168.20.12 -a abc123 -p 6379 -t set,rpush -q

[root@localhost redis-7.0.13]# redis-benchmark -c 100 -n 10000 -h 192.168.20.12 -a abc123 -p 6379 -d 100 -q

拓展：你用过哪些网络压力测试工具

ab jmeter

五、lnmp与Redis对接

需要安装Redis扩展

准备测试文件

浏览器测试

复制代码 
LNMP平台对接redis服务

1、安装 LNMP 各个组件

2、安装 redis 服务

3、安装 redis 扩展
官网：http://redis.io/

下载包：
https://codeload.github.com/phpredis/phpredis/zip/develop
http://download.redis.io/releases/redis-3.2.5.tar.gz

tar -zxvf redis-4.0.2.tgz
cd /opt/redis-4.0.2

//运行 phpize 脚本的用途是动态安装 php 扩展模块
/usr/local/php/bin/phpize

//开始编译安装
./configure --with-php-config=/usr/local/php/bin/php-config --enable-redis
make && make install
//Installing shared extensions:     /usr/local/php/lib/php/extensions/no-debug-non-zts-20160303/

ls /usr/local/php/lib/php/extensions/no-debug-non-zts-20160303/
redis.so


4、修改 php 配置文件
vim /usr/local/php/lib/php.ini
extension_dir = "/usr/local/php/lib/php/extensions/no-debug-non-zts-20160303/"	#736行，指定redis模块目录
extension = "redis.so"		#738行，修改参数项名称为extension，指定redis模块名称


systemctl restart php-fpm.service
php -m | grep redis


5、测试连接
cd /usr/local/nginx/html/
vim set.php
<?php
$redis = new redis();
$redis->connect('192.168.20.10',6379);
$redis->auth('abc123');
$redis->set('test',"1111111111");
echo $redis->get('test');
?>


curl http://192.168.20.10/set.php



vim get.php
<?php
$redis = new redis();
$redis->connect('192.168.20.10', 6379);
$redis->auth('abc123');
$result = $redis->get('test');
var_dump($result);
?>


curl http://192.168.20.10/get.php
//结果：string(10) "1111111111"


注意：如果设置了redis需要密码登录，那么在测试文件中一定要加上密码验证，否则无法查看；或者设置无需密码

日志查看：
[root@localhost /usr/local/nginx/logs]#tail -f error.log 
[error] 55688#0: *12 FastCGI sent in stderr: "PHP message: PHP Fatal error:  Uncaught RedisException: NOAUTH Authentication required. in /usr/local/nginx/html/set.php:4

关键词NOAUTH Authentication required
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