NoSQL 之 Redis配置与优化

目录

一、关系数据库与非关系型数据库

关系型数据库和非关系型数据库区别:

二、Redis简介

[Redis 具有以下几个优点:](#Redis 具有以下几个优点:)

Redis为什么这么快?

关于单线程

[三、Redis 安装部署](#三、Redis 安装部署)

[Redis 服务控制](#Redis 服务控制)

修改配置参数

[四、redis 工具](#四、redis 工具)

[Redis 命令工具](#Redis 命令工具)

[redis-cli 命令行工具](#redis-cli 命令行工具)

[redis-benchmark 测试工具](#redis-benchmark 测试工具)

[五、redis 数据库常用命令](#五、redis 数据库常用命令)

keys

exists

del

type

rename

renamenx

dbsize

设置密码

[Redis 多数据库常用命令](#Redis 多数据库常用命令)

多数据库间切换

多数据库间移动数据

清除数据库内数据


一、关系数据库与非关系型数据库

●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、Microsoft Access、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。

●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、MongBD、Hbase、Memcached 等。

关系型数据库和非关系型数据库区别:

(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个表,这都需要通过提高计算机性能来。

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。

关系:纵向 比如说硬件中添加内存

非关:横向 天然分布式

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。

非关系型数据库产生背景

可用于应对 Web2.0 纯动态网站类型的三高问题。

(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。让关系数据库关注在关系上,非关系型数据库关注在存储上。

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。

总结关系数据库和非关系数据库

①非关系数据库

1)数据保存在缓存中,利于读取/查询数据

2)架构位置灵活

3)分布式、扩展性高

②关系数据库

1)安全性高(持久化)

2)事务处理能力强

3)任务控制强

4)可以做日志备份、恢复 容灾(能力更强一些)

数据存储流向

非关系

实例 ---> 数据库 ---> 集合 ---> 键值对

非关系数据库不需要创建数据库和集合(表)

关系数据库

实例 ---> 数据库 ---> 表(table) ---> 记录行(rows)/数据字段 (column) ---> 存储到存储数据

二、Redis简介

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。

Redis 具有以下几个优点

(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。

(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: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)操作方式原子性: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。

Redis作为基于内存运行的数据库,缓存是其最常应用的场景之一。除此之外,Redis常见应用场景还包括获取最新N个数据的操作、排行榜类应用、计数器应用、存储关系、实时分析系统、日志记录。

Redis为什么这么快?

1、Redis是一款纯内存结构,避免了磁盘I/O等耗时操作。

2、Redis命令处理的核心模块为单线程,减少了锁竞争,以及频繁创建线程和销毁线程的代价,减少了线程上下文切换的消耗。

3、采用了 I/O 多路复用机制,大大提升了并发效率。

关于单线程

Redis采用了单线程模型来处理命令请求,这意味着Redis服务端只有一个主线程负责接收、解析、执行客户端发送的命令,并将结果返回给客户端。

Redis使用I/O多路复用技术是为了在一个单线程内高效地监控多个客户端socket连接的活动状态,并尽可能地减少系统调用的阻塞时间。

关于锁竞争

锁竞争(Lock Contention)是指在多线程或多进程环境下,当多个线程或进程在同一时间段内请求获取同一锁资源,但由于互斥机制的存在,只有一个线程或进程能够成功获取该锁并执行临界区代码,其他请求该锁的线程或进程必须等待,直到锁被释放。这种等待的现象就被称为锁竞争。

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 安装部署

复制代码
systemctl stop firewalld
setenforce 0

yum install -y gcc gcc-c++ make

tar zxf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt/

cd /opt/redis-5.0.7/
make -j2
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。


执行软件包提供的 install_server.sh 脚本文件设置 Redis 服务所需要的相关配置文件
cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
......    #一直回车
Please select the redis executable path [/usr/local/bin/redis-server] /usr/local/redis/bin/redis-server
#需要手动修改为 /usr/local/redis/bin/redis-server ,注意要一次性正确输入


----------------------------------------------------------------------------------------
Selected config:
Port           : 6379								 #默认侦听端口为6379
Config file    : /etc/redis/6379.conf				 #配置文件路径
Log file       : /var/log/redis_6379.log			 #日志文件路径
Data dir       : /var/lib/redis/6379				 #数据文件路径
Executable     : /usr/local/redis/bin/redis-server	 #可执行文件路径
Cli Executable : /usr/local/bin/redis-cli			 #客户端命令工具
复制代码
把redis的可执行程序文件放入路径环境变量的目录中便于系统识别
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/

当 install_server.sh 脚本运行完毕,Redis 服务就已经启动,默认监听端口为 6379
netstat -natp | grep redis

Redis 服务控制

/etc/init.d/redis_6379 stop #停止

/etc/init.d/redis_6379 start #启动

/etc/init.d/redis_6379 restart #重启

/etc/init.d/redis_6379 status #状态

修改配置参数

修改配置 /etc/redis/6379.conf 参数

复制代码
vim /etc/redis/6379.conf

-----70行,添加 监听的主机地址------
bind 127.0.0.1 192.168.80.10

------93行,Redis默认的监听端口------
port 6379

------137行,启用守护进程------
daemonize yes

------159行,指定 PID 文件------
pidfile /var/run/redis_6379.pid

------167行,日志级别------
loglevel notice

------172行,指定日志文件------
logfile /var/log/redis_6379.log




/etc/init.d/redis_6379 restart
#重启redis

四、redis 工具

Redis 命令工具

redis-server: 用于启动 Redis 的工具 redis-server /etc/redis/6379.conf(配置文件路径)

redis-benchmark: 用于检测 Redis 在本机的运行效率

redis-check-aof: 修复 AOF 持久化文件

redis-check-rdb: 修复 RDB 持久化文件

redis-cli: Redis 命令行工具

redis-cli 命令行工具

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 192.168.80.10 -p 6379

redis-benchmark 测试工具

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。

-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。

-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。

-q :强制退出 redis。仅显示 query/sec 值。

--csv :以 CSV 格式输出。

-l :生成循环,永久执行测试。

-t :仅运行以逗号分隔的测试命令列表。

-I :Idle 模式。仅打开 N 个 idle 连接并等待。

向 IP 地址为 192.168.80.10 端口为 6379 的 Redis 服务器发送 188 个并发连接与 100000 个请求测试性能

redis-benchmark -h 192.168.80.10 -p 6379 -c 188 -n 100000

测试存取大小为 100 字节的数据包的性能

redis-benchmark -h 192.168.80.10 -p 6379 -q -d 100

测试本机上 Redis 服务在进行 set 与 lpush 操作时的性能

redis-benchmark -t set,lpush -n 100000 -q

五、redis 数据库常用命令

set:存放数据,命令格式为 set key value

get:获取数据,命令格式为 get key

示例:

192.168.80.10:6379> set wang huhu

OK

192.168.80.10:6379> get wang

"huhu"

keys

keys 命令可以取符合规则的键值列表,通常情况可以结合*、?等选项来使用。

复制代码
192.168.80.10:6379> set w1 1
192.168.80.10:6379> set w2 2
192.168.80.10:6379> set z1 6
192.168.80.10:6379> set z2 5
192.168.80.10:6379> set z22 56


192.168.80.10:6379> keys *    #查看当前数据库中所有键

192.168.80.10:6379> keys w*    #查看当前数据库中以 w 开头的数据
1) "w1"
2) "w2"
3) "wang"


192.168.80.10:6379> keys w?    #查看当前数据库中以 w 开头后面包含任意一位的数据
1) "w1"
2) "w2"


192.168.80.10:6379> keys z??    #查看当前数据库中以 z 开头后面包含任意两位的数据
1) "z22"

exists

exists 命令可以判断键值是否存在。

复制代码
192.168.80.10:6379> exists w1       #判断 w1 键是否存在
(integer) 1
# 1 表示 w1 键是存在

192.168.80.10:6379> exists w66
(integer) 0
# 0 表示 w66 键不存在

del

del 命令可以删除当前数据库的指定 key。

复制代码
192.168.80.10:6379> del z22
(integer) 1

192.168.80.10:6379> get z22
(nil)

type

type 命令可以获取 key 对应的 value 值类型。

复制代码
127.0.0.1:6379> type w2
string

String是 redis 最基本的类型,最大能存储 512MB 的数据,String类型是二进制安全的,即可以存储任何数据、比如数字、图片、序列化对象等

rename

rename 命令是对已有 key 进行重命名。(覆盖)

命令格式:

rename 源key 目标key

使用rename命令进行重命名时,无论目标key是否存在都进行重命名,且源key的值会覆盖目标key的值。在实际使用过程中,建议先用 exists 命令查看目标 key 是否存在,然后再决定是否执行 rename 命令,以避免覆盖重要数据。

示例:

复制代码
127.0.0.1:6379> keys *
1) "z2"
2) "z1"

127.0.0.1:6379> get z2
"5"
127.0.0.1:6379> get z1
"6"

127.0.0.1:6379> rename z1 z2
OK
#因为这里z2 已存在,z1会覆盖z2。 z2 的 值 会被 z1 的值覆盖
127.0.0.1:6379> get z2
"6"
127.0.0.1:6379> get z1
(nil)

renamenx

renamenx 命令的作用是对已有 key 进行重命名,并检测新名是否存在,如果目标 key 存在则不进行重命名。(不覆盖)

复制代码
127.0.0.1:6379> get w2
"2"
127.0.0.1:6379> get w1
"1"
127.0.0.1:6379> renamenx w1 w2
(integer) 0
#可以看到执行结果为0,因w2已存在,所以不会进行重命名。

127.0.0.1:6379> renamenx w1 w111
(integer) 1
127.0.0.1:6379> get w111
"1"
#因不存在w111,所以重命名成功。

dbsize

dbsize 命令的作用是查看当前数据库中 key 的数目。

复制代码
127.0.0.1:6379> dbsize
(integer) 7

127.0.0.1:6379> keys *
1) "mylist"
2) "w22"
3) "w2"
4) "myset:__rand_int__"
5) "key:__rand_int__"
6) "w111"
7) "counter:__rand_int__"

设置密码

config set requirepass 密码

复制代码
127.0.0.1:6379> config set requirepass 123456
OK
#设置密码为123456

127.0.0.1:6379> keys *
(error) NOAUTH Authentication required.

#一旦设置密码,必须先验证通过密码,否则所有操作不可用

127.0.0.1:6379> auth 123456
OK
#输入以上操作进行认证


127.0.0.1:6379> config get requirepass   #使用config get requirepass命令查看密码
1) "requirepass"
2) "123456"


注意:你设置密码后如果输入/etc/init.d/redis_6379 stop 或 restart 会显示
(error) NOAUTH Authentication required. 这说明需要身份验证才能关闭。
我们可以进入到redis中并验证通过后再使用shutdown关闭,最后再/etc/init.d/redis_6379 start开启


该密码重启后就会消失,因为没有写在配置文件中。

Redis 多数据库常用命令

Redis 支持多数据库,Redis 默认情况下包含 16 个数据库,数据库名称是用数字 0-15 来依次命名的。 多数据库相互独立,互不干扰。

多数据库间切换

命令格式:

select 序号

使用 redis-cli 连接 Redis 数据库后,默认使用的是序号为 0 的数据库。

多数据库间移动数据

格式:

move 键值 序号

复制代码
127.0.0.1:6379> get w2
"2"
127.0.0.1:6379> select 1      #切换至目标数据库 1
OK
127.0.0.1:6379[1]> get w2
(nil)
#可以看到 数据库 0 中有的数据 数据库1 中并没有。


127.0.0.1:6379[1]> select 0  #切换至目标数据库 0
OK
127.0.0.1:6379> move w2 1    #将数据库 0 中 w2 移动到数据库 1 中
(integer) 1
127.0.0.1:6379> select 1     #切换至目标数据库 1
OK
127.0.0.1:6379[1]> get w2      #查看被移动数据
"2"


127.0.0.1:6379[1]> select 0
OK
127.0.0.1:6379> get w2
(nil)
#在数据库 0 中无法查看到 w2 的值

清除数据库内数据

flushdb :清空当前数据库数据

flushall :清空所有数据库的数据,慎用!

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