Redis-1-基础操作

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文章目录

前言
[1. 初识](#1. 初识)
- [1.1 单体架构](#1.1 单体架构)
- [1.2 应⽤数据分离架构](#1.2 应⽤数据分离架构)
[1.3 应⽤服务集群架构](#1.3 应⽤服务集群架构)
- [1.4 负载均衡](#1.4 负载均衡)
- [1.5 读写分离 / 主从分离架构](#1.5 读写分离 / 主从分离架构)
- [1.6 引⼊缓存⸺冷热分离架构](#1.6 引⼊缓存⸺冷热分离架构)
- [1.7 数据库分库分表](#1.7 数据库分库分表)
- [1.8 引入微服务](#1.8 引入微服务)
- [1.9 其他概念](#1.9 其他概念)
[2. 特性介绍](#2. 特性介绍)
[3. 应用场景](#3. 应用场景)
[4. redis安装](#4. redis安装)
[5. 通用命令](#5. 通用命令)
- [5.1 get和set](#5.1 get和set)
- [5.2 keys](#5.2 keys)
- [5.3 生产环境](#5.3 生产环境)
- [5.4 exists](#5.4 exists)
- [5.5 del](#5.5 del)
- [5.6 expire](#5.6 expire)
- [5.7 ttl](#5.7 ttl)
- [5.8 redis的过期策略：面试题](#5.8 redis的过期策略：面试题)
- [5.9 定时器实现原理](#5.9 定时器实现原理)
- [5.10 type](#5.10 type)
总结

前言

1. 初识

Redis：内存中存储数据，分布式系统中更优，单体系统的话，就在这个系统里面定义变量存储不是更好吗

分布式系统共享变量？------》进程间通信-------》Redis

Redis可以作为数据库来使用，缺点就是存储空间比较小

Redis与MYSQL结合：热点数据存储到Redis中，全部数据存储到MySQL

这样就可以又大又快了

存储空间大，访问速度快

Redis可以做消息中间件，但是一般做缓存

分布式系统

1.1 单体架构

这里的数据库服务其实是一个客户端服务器结构的程序

为什么要分布式，一台主机顶不住了，如果用户量和访问量很多的话，其实这个是无奈之举

1.2 应⽤数据分离架构

意思就是数据库和应用分别部署到两个主机上

如果部署到一台主机上，意思就是同样的硬件资源，需要给两个人用

分别部署的话，就是自己用自己的硬件资源，自己的CPU

应用服务器：需要大的CPU的主机

数据库服务器：需要大的硬盘的主机

1.3 应⽤服务集群架构

应用可能比较吃CPU和内存，把请求分摊处理，一人处理一点

1.4 负载均衡

负载均衡软件：Nginx、HAProxy、LVS、F5 等

负载均衡器只是分配请求，所以可以处理很多请求，已经处理一个请求的分配要不了多少资源，不像应用服务器

如果一个负载均衡器不行了---》可以设置多个负载均衡器

1.5 读写分离 / 主从分离架构

开源（引入更多节点）+节流（优化代码）

主master

从slave

主一般一个

从一般多个

一主多从

1.6 引⼊缓存⸺冷热分离架构

是因为数据库响应速度太慢了

缓存的数据是热点数据

二八原则：20%的数据能够支持80%的访问量

数据库存储的仍然是全量数据

1.7 数据库分库分表

就是一台服务器存不下数据了怎么办---》就需要多台主机来存储

本来一个数据库服务器有多个数据库database

但是现在一个数据库服务器就存储一个数据库或者一部分数据库了

如果一个表太大了，存不下--》分表，把一个表分为五个表，然后每个数据库存一个表

1.8 引入微服务

就是一个应用服务器只负责一个业务

优点：有利于人员的分配，有利于功能的复用，可以给不同的服务进行部署不同的机器（垃圾服务配置垃圾机器）

但是缺点就是

系统的性能下降
因为网络通信比硬盘访问还要慢---》需要的设备要求高
系统复杂程度提高，可用性有影响---》服务器多了，出现的问题就变多了---》需要丰富的监控报警，以及配套的运维人员

1.9 其他概念

一个应用，就是一个或一组服务器程序

一个应用里面有很多的功能，每个独立的功能就是一个模块或者组件

分布式：多个主机或者多个服务器，物理上的多个主机

集群：多个主机或者多个服务器，逻辑上的多个主机

主从：

中间件：和业务无关的服务（功能更通用的服务）

比如数据库，缓存，消息队列

可用性：系统整体可用时间 / 总的事件

越大越好

响应时间衡量服务器的额性能，越小越好

吞吐量与并发：衡量系统处理请求的能力

2. 特性介绍

MySQL：通过表得到方式来存储：关系型数据库

Redis是通过键值对的方式来存储组织数据，非关系型数据库：不是按照表的形式来存储

key是String，value是数据结构

redis会把数据存储到硬盘中，这样redis重启，数据也就恢复了

可以部署多个redis，每个redis存储数据的一部分

redis可以弄主从，从节点是主节点的备份，主节点挂了，从节点就变为主节点了

为什么redis快

因为数据在内存中

redis的核心功能都是比较简单的逻辑：都是操作内存的数据结构

redis使用了io多路复用的方式，epoll，使用一个线程来管理很多个socket

redis使用得到是单线程模型--》减少了线程之间的竞争开销

redis是用C语言开发的

多线程提高效率得到前提，这是一个cpu密集型任务，使用多个线程可以充分利用cpu多核资源

redis的核心任务是操作内存的数据结构，不会吃cpu，单核就很快了，多核没有什么提升，而且多核还要加锁

吞吐量大，访问要快：redis

3. 应用场景

redis做数据库：存储全量数据

redis做缓存：存热点数据

redis存储用户身份信息，session

redis可以作为消息队列服务器:基于这个可以实现

redis不能做的事情：存储大规模数据

4. redis安装

java 复制代码

su

切换到root用户

java 复制代码

docker pull redis:5.0.7

java 复制代码

netstat -anp | grep redis

redis不用配置密码，为什么呢，因为非常安全，因为我们的数据不值钱，所以非常安全，因为缓存数据，不可能缓存密码那种的

进入容器

java 复制代码

docker exec 容器名  -it bash
redis-cli

可进入redis客户端，链接到redis

Ctrl+c就可以退出

要么就是exit

要么就是ctrl+D

Mysql和redis都是客户端-服务器结构的程序

可以有多个客户端，服务器只有一个

redis客户端

第一个是自带的：redis-cli

第二个是链接外地的

redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379

第三种就是图形化界面的客户端

第四种就是基于redis的api自行开发客户端（最重要）

存储用户点赞数：可以用redis来存，因为是分布式的

java 复制代码

auth 密码

如果redis-cli的时候没有指定密码，那么进入redis的时候在指定密码也是可以的

5. 通用命令

redis官网

redis命令

5.1 get和set

java 复制代码

set key value

key和value都必须是字符串，写数字也是当做字符串

java 复制代码

127.0.0.1:6379> set key1 value1
OK
127.0.0.1:6379> set key2 1111
OK
127.0.0.1:6379> set "key2" "1111"
OK

这样也是可以的，加不加字符串都是一样的

redis中不区分大小写的

java 复制代码

get key1

set的时候没有加引号，get的时候还是有引号的

如果key不存在，会返回nil

其实就是null

5.2 keys

返回所有满⾜样式（pattern）的 key

key固定就是字符串，value有很多类型（字符串，哈希表，列表，集合，有序集合）

java 复制代码

keys pattern

pattern是通配符的格式

就是获取什么类型的key

java 复制代码

h?llo 匹配 hello , hallo 和 hxllo
• h*llo 匹配 hllo 和 heeeello
• h[ae]llo 匹配 hello 和 hallo 但不匹配 hillo
• h[^e1]llo 匹配 hallo , hbllo , ... 但不匹配 hello
• h[a-b]llo 匹配 hallo 和 hbllo

问号就是匹配任意的一个字符

星号就是匹配0个或者任意字符

$abe$ 表示只能选a或者选e或者b

第四个表示排除e和1的任意一个字符，可以排除多个

第五个表示匹配a到b的任意一个，左右都是闭区间

keys的时间复杂度是o(N)

所以一般静止使用

java 复制代码

keys *

这个就是获取所有的key

redis是一个单线程服务，所哟ksys *的时间太长，可能就会阻塞其他的服务调用redis

5.3 生产环境

办公环境：WIndows，台式机，笔记本

开发环境：可能和办公环境就是一样的

测试环境：测试工程师使用

线上环境（生产环境，前面三个环境都是线下环境）：外界用户可以访问到

5.4 exists

这个的作用就是判断一个key是否存在

java 复制代码

EXISTS key [key ...]

时间复杂度：O(1)：因为组织这些key就是按照哈希表来组织

返回值：key 存在的个数。

java 复制代码

127.0.0.1:6379> exists key1 key2
(integer) 2

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> exists key1
(integer) 1

redis是一个客户端服务器的程序，客户端和服务器之间通过网络来进行通信

所以一次全部判断更好，效率更高

多个exists的话，就会进行多次网络通信

5.5 del

删除指定的 key

可以一次删除一个或者多个key

bash 复制代码

DEL key [key ...]

时间复杂度：O(1)

返回值：删除掉的 key 的个数。

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> del key1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> keys *
1) "key2"

redis中是作为缓存的，存的只是热点数据，所以这里的删除不是危险操作

如果redis就是作为数据库---》删除key的话就是危险操作了

redis作为mq的话，这里的误删数据就要具体问题具体分析了

5.6 expire

给key奢姿过期时间的

为指定的 key 添加秒级的过期时间（Time To Live TTL）

返回值：1 表⽰设置成功。0 表⽰设置失败

设置时间----》比如手机验证码，五分钟内有效

基于redis还可以实现分布式锁，为了避免不能出现解锁的情况，可以给锁设置过期时间，过期时间到了就自动释放锁了

bash 复制代码

EXPIRE key seconds

bash 复制代码

pexpire

这个是设置毫秒

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> set hello 3 
OK
127.0.0.1:6379> expire hello 10
(integer) 1

注意设置key的过期时间，key必须是存在的

5.7 ttl

获取指定 key 的过期时间，秒级

返回值：剩余过期时间。-1 表⽰没有关联过期时间，-2 表⽰ key 不存在。

EXPIRE 和 TTL 命令都有对应的⽀持毫秒为单位的版本：PEXPIRE 和 PTTL

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> set hello 3 
OK
127.0.0.1:6379> expire hello 10
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl hello
(integer) 6

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> ttl hello
(integer) -2

5.8 redis的过期策略：面试题

redis怎么知道哪些key过期了，哪些key已经过期了要被删除，哪些key还没过期

直接遍历所有的key----》不好

redis整体的策略：定期删除，惰性删除

惰性删除：就是使用的时候再去判断有没有过期，要不要删除，过期了就删除，返回空值nil

定期删除：每隔一段时间去扫描key，看有没有过期，但是每次遍历很慢-----》每次抽取一部分来验证过期时间，看有没有过期

为什么要抽取一部分呢，因为是单线程的，所以不能扫描全部，导致太慢，不然其他请求就阻塞了，和keys *是一样的道理

但是虽然这样----》也可能会有一些过期的key没有被删除

redis还提供一些内存淘汰策略

为什么redis不采取定时器来删除呢，有过期时间，然后定时器来删除---》可能是：定时器---》要引入多线程，，，，，但是redis最初就是设定了单线程的

5.9 定时器实现原理

定时器就是某个时间到达之后，执行指定对的任务：比如删除key

基于优先级队列/堆：按照指定的优先级，先出，我们可以把过期时间短的放在堆顶，这样就可以优先删除，这样就可以实现定时器了，所以堆顶就是最早要过期的元素，所以分配一个线程，取检查堆顶元素，取判断看他有没有过期，但是线程在扫描的时候，也不能一直while循环一直查询，可以根据当前时刻和队首元素的过期时间，设置一个休眠或者等待时间，当时间到了，就可以唤醒这个线程了，这样就OK了，如果出现了新的任务---》时间更短--->可以唤醒线程，重新等待

第二种就是可以根据时间轮来实现定时器，把时间划分为很多小段，

注意redis是没有用到定时器对的

5.10 type

返回 key 对应的数据类型

返回值： none , string , list , set , zset , hash and stream .。

stream 是作为消息队列的时候

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> keys *
1) "key2"
127.0.0.1:6379> set key1 111
OK
127.0.0.1:6379> type key1
string
127.0.0.1:6379> lpush key2 111 222 333
(error) WRONGTYPE Operation against a key holding the wrong kind of value
127.0.0.1:6379> lpush key3 111 222 333
(integer) 3
127.0.0.1:6379> type key3
list
127.0.0.1:6379>

lpush就是相当于链表的头插

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> sadd key4 11 22 33
(integer) 3
127.0.0.1:6379> type key4
set
127.0.0.1:6379>

bash 复制代码

127.0.0.1:6379> hset key5 field1 value1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> type key5
hash
127.0.0.1:6379>

不同类型操作方式不一样

总结

当前redis支持十个数据类型，但是我们经常用的是五个，string，list，set，hash，Zset