非关系型数据库之Redis配置与优化

一、关系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： 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

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NoSQ1.数据库有Redis、MongDB、Hbase、Memcached、ElasticSearch等

大部分用在缓存中

1.3非关系型数据库产生背景

可用于应对 web2.0纯动网站类型的三高问题。

High performance---对数据库高并发读写需求

Huge Storage---对海量数据高效存储与访问需求

High scalability&&High Availability一对数据库高可扩展性与高可用性需求

1.3关系型非关系型区别

非关系数据库：数据保存在缓存中，利于读取速度/查询数据、架构中位置灵活、分布式、扩展性高

关系数据库：安全性高（持久化）、事务处理能力强、任务控制能力强、做日志备份、恢复、容灾的能力更强一点。

二 Redis

2.1 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数据库即非关系数据库。

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 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。

2.2 Redis命中机制和淘汰机制

命中机制：查询数据可以查询到，例如查询100条可以查询到20条即命中20条

淘汰机制：Redis缓存的是高热数据，若负载高于限制则淘汰一些最近没有访问的数据，即删除

2.3 Redis 具有以下优点

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。

②redis支持丰富的数据类型

redis支持String（字符串）、List（列表）、Hash（散列）、Set（无序集合）及Sorted Set（有序集合）等数据类型操作。key-value数据结构。

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。

④Redis 所有操作都是原子性的

原子性：Redis 所有操作都是原子性的

⑤支持数据备份

即master-slave模式的数据备份。

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。

2.4 Redis为什么这么快？

①redis是一款纯内存结构工作在内存中，避免了磁盘I/O等操作耗时操作

②redis命令处理的核心模块是单线程，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I/O多路复用技术，大大提高并发效率

三 Redis安装部署

yum install -y   gcc  gcc-c++ make 
#安装工具
cd /opt 
#进入opt目录将软件包上传
tar  zxvf  redis-5.0.7.tar
#解压安装包
cd /opt/redis-5.0.7
#进入解压的文件夹中
make 
#将源代码转换成二进制
 make install prefix=/usr/local/redis
#安装进硬盘，永久保存在硬盘上 指定安装目录到/usr/local/redis
cd /opt/redis-5.0.7/utils 
#进入到安装目录执行安装脚步
./install_server.sh
#执行安装脚步
Please select the redis port for this instance: [6379]
#第一个是询问设置redis端口不设置直接回车则默认是6379
Please select the redis config file name [/etc/redis/6379.conf]
#第二个询问设置redis主配置文件路径，不设置直接回车则是/etc/redis/6379.conf此文件
Please select the redis log file name [/var/log/redis_6379.log]
#第三个询问设置redis日志文件位置，不设置直接回车是/var/log/redis_6379.log文件
Please select the data directory for this instance [/var/lib/redis/6379]
#第四个询问设置管理redis的RDB文件保存路径不设置直接回车是/var/log/redis_6379.log文件
Please select the redis executable path [/usr/local/bin/redis-server]
#第五个设置redis执行文件路径redis-cli等若设置则直接填写，比如设置为/usr/local/redis/bin/redis-server。
Is this ok? Then press ENTER to go on or Ctrl-C to abort.
#询问是否配置完成确认安装，回车表示配置完成确认安装，Ctrl-C终止安装
netstat  -antp |grep redis
#安装完成后redis是自动启动的。查询是否有redis进程有则安装成功
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/
#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即可以在任何位置使用此文件内命令

①关闭防火墙并下载依赖环境

[root@redis-11-6 ~]# date
2024年 04月 01日 星期一 17:30:23 CST
[root@redis-11-6 ~]# systemctl stop firewalld
[root@redis-11-6 ~]# setenforce 0
[root@redis-11-6 ~]# rm -rf /var/run/yum.pid
[root@redis-11-6 ~]# yum install -y gcc gcc-c++ make
已加载插件：fastestmirror, langpacks
Determining fastest mirrors
 * base: mirrors.aliyun.com
 * extras: mirrors.aliyun.com

②解压软件包

[root@redis-11-6 ~]# cd /opt
[root@redis-11-6 opt]# ls
rh
[root@redis-11-6 opt]# rz -E
rz waiting to receive.
[root@redis-11-6 opt]# ls
redis-5.0.7.tar.gz                   
[root@redis-11-6 opt]# tar xf redis-5.0.7.tar.gz 
[root@redis-11-6 opt]# ls
redis-5.0.7  redis-5.0.7.tar.gz  rh
[root@redis-11-6 opt]# cd redis-5.0.7/
[root@redis-11-6 redis-5.0.7]# 

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。

③ make编译

将源代码转换成二进制

④安装到指定目录/usr/local/redis

[root@redis-11-6 redis-5.0.7]# make install prefix=/usr/local/redis

⑤执行软件包提供的脚本文件

[root@redis-11-6 redis-5.0.7]# ls
00-RELEASENOTES  CONTRIBUTING  deps     Makefile   README.md   runtest          runtest-moduleapi  sentinel.conf  tests
BUGS             COPYING       INSTALL  MANIFESTO  redis.conf  runtest-cluster  runtest-sentinel   src            utils
[root@redis-11-6 redis-5.0.7]# cd /opt/redis-5.0.7/utils
[root@redis-11-6 utils]# ls
build-static-symbols.tcl  generate-command-help.rb  install_server.sh  redis_init_script.tpl  whatisdoing.sh
cluster_fail_time.tcl     graphs                    lru                redis-sha1.rb
corrupt_rdb.c             hashtable                 redis-copy.rb      releasetools
create-cluster            hyperloglog               redis_init_script  speed-regression.tcl

⑥做软链接

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即可以在任何位置使用此文件内命令

[root@redis-11-6 utils]# ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/

⑦过滤端口

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

⑧进入配置文件添加监听主机

vim /etc/redis/6379.conf
[root@redis-11-6 utils]# vim /etc/redis/6379.conf

修改配置 /etc/redis/6379.conf 相关参数解读

bind 127.0.0.1 192.168.11.6				#70行，添加 监听的主机地址
port 6379									#93行，Redis默认的监听端口
daemonize yes								#137行，启用守护进程
pidfile /var/run/redis_6379.pid				#159行，指定 PID 文件
loglevel notice								#167行，日志级别
logfile /var/log/redis_6379.log				#172行，指定日志文件

⑨重启服务

[root@redis-11-6 utils]# pwd
/opt/redis-5.0.7/utils
[root@redis-11-6 utils]# /etc/init.d/redis_6379 restart
Stopping ...

四、Redis 命令工具

redis-server：用于启动 Redis 的工具

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

①redis-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 192.168.11.6 -p 6379      #登录指定主机redis
redis-cli                               #登录本机redis

②redis-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 （大写）：Idle 模式。仅打开 N 个 idle 连接并等待

向 IP 地址为 192.168.246.8 端口为 6379 的 Redis 服务器发送 100 个并发连接与 100000 个请求测试性能

redis-benchmark -h 192.168.11.6 -p 6379 -c 100 -n 100000

​#测试存取大小为100字节的数据包的性能
redis-benchmark -h 192.168.11.6 -p 6379 -q -d 100
 
#测试本机上Redis服务在进行 set与1push操作时的性能
redis-benchmark -t set,lpush -n 100000 -q

五 Redis数据库五大类型

①String

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。默认是此数据类型

②List

列表的元素类型为string，按照插入顺序排序，在列表的头部或尾部添加元素

③Hash(散列类型)

hash用于存储对象，可以采用这样的命名方式(hash格式):对象类别和ID构成键名，使用字段表示

对象的属性，而字段值则存储属性值。

④set无序集合

元素类型为string类型，元素具有唯一性， 不允许存在重复的成员。多个集合类型之间可以进行并

集、交集和差集运算

⑤ sorted set

a、有序集合，元素类型为Sting，元素具有唯一性， 不能重复。b、每个元素都会关联--个double

类型的分数score(表示权重)，可以通过权重的大小排序，元素的score可以相同。

六、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
 
不区分大小写

[root@redis-11-6 utils]# redis-cli -h 192.168.11.6 -p 6379
192.168.11.6:6379> set name mcb
OK
192.168.11.6:6379> get name
"mcb"
192.168.11.6:6379> 

查看数据库指令

 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。
 exists  命令可以判断键值是否存在。
 del     命令可以删除当前数据库的指定 key。
 type    命令可以获取 key 对应的 value 值类型。

①keys 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

[root@redis-11-6 utils]# redis-cli -h 192.168.11.6 -p 6379
192.168.11.6:6379> set 11
(error) ERR wrong number of arguments for 'set' command
192.168.11.6:6379> set 22
(error) ERR wrong number of arguments for 'set' command
192.168.11.6:6379> set 33
(error) ERR wrong number of arguments for 'set' command
192.168.11.6:6379> set v33
(error) ERR wrong number of arguments for 'set' command
192.168.11.6:6379> set v44
(error) ERR wrong number of arguments for 'set' command
192.168.11.6:6379> keys *
1) "key:__rand_int__"
2) "myset:__rand_int__"
3) "counter:__rand_int__"
4) "mylist"
5) "name"

②exists 命令

可以判断键值是否存在

192.168.11.6:6379> exists name
(integer) 1    #1 表示存在
192.168.11.6:6379> exists ma
(integer) 0  #表示不存在
192.168.11.6:6379> 

③del 命令

可以删除当前数据库的指定 key

192.168.11.6:6379> keys v*
1) "v77"
2) "v2"
192.168.11.6:6379> del v2
(integer) 1
192.168.11.6:6379> keys v*
1) "v77"
192.168.11.6:6379> 

④type 命令

可以获取key对应的value值类型

⑤ 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。

192.168.11.6:6379> keys *
1) "key:__rand_int__"
2) "myset:__rand_int__"
3) "v77"
4) "counter:__rand_int__"
5) "mylist"
6) "name"
192.168.11.6:6379> rename name mcb
OK
192.168.11.6:6379> keys *
1) "key:__rand_int__"
2) "myset:__rand_int__"
3) "v77"
4) "counter:__rand_int__"
5) "mcb"
6) "mylist"

⑥ renamenx 命令

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）

命令格式：renamenx 源key 目标key

192.168.11.6:6379> keys *
1) "key:__rand_int__"
2) "v77"
3) "mylist"
4) "A"
5) "myset:__rand_int__"
6) "B"
7) "C"
8) "counter:__rand_int__"
9) "mcb"
192.168.11.6:6379> rename A apple
OK
192.168.11.6:6379> keys *
1) "key:__rand_int__"
2) "v77"
3) "mylist"
4) "apple"
5) "myset:__rand_int__"
6) "B"
7) "C"
8) "counter:__rand_int__"
9) "mcb"

⑦dbsize 命令的作用

是查看当前数据库中 key 的数目。

⑧使用config set requirepass yourpassword命令设置密码

127.0.0.1:6379> config set requirepass 123

127.0.0.1:6379> auth 123

127.0.0.1:6379> config get requirepass

[root@redis-11-6 ~]# redis-cli
127.0.0.1:6379> config set requirepass 123
OK
127.0.0.1:6379> auth 1231
(error) ERR invalid password
127.0.0.1:6379> auth 123
OK
127.0.0.1:6379> config get requirepass
1) "requirepass"
2) "123"

⑨删除密码

127.0.0.1:6379> config set requirepass ''

127.0.0.1:6379> config set requirepass ''

OK

七 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。

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

①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。

127.0.0.1:6379> select 5    切换至序号为5的数据库
OK
127.0.0.1:6379[5]> select 6
OK

[root@redis-11-6 ~]# redis-cli
127.0.0.1:6379> select 0
OK
127.0.0.1:6379> keys *
1) "key:__rand_int__"
2) "v77"
3) "mylist"
4) "apple"
5) "myset:__rand_int__"
6) "B"
7) "C"
8) "counter:__rand_int__"
9) "mcb"

②多数据库间移动数据

格式：move 键值 序号

③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！