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文章目录
- 前言
- [1. 初识](#1. 初识)
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- [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)
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- [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)
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- [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
su切换到root用户
java
docker pull redis:5.0.7
java
netstat -anp | grep redisredis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
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
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
5.1 get和set
java
set key valuekey和value都必须是字符串，写数字也是当做字符串
java
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
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
keys patternpattern是通配符的格式
就是获取什么类型的key
java
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 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 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 127.0.0.1:6379> exists key1 key2 (integer) 2 ``` ```bash 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 DEL key [key ...] ``` 时间复杂度：O(1) 返回值：删除掉的 key 的个数。 ```bash 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 EXPIRE key seconds ``` ```bash pexpire ``` 这个是设置毫秒 ```bash 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 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 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 1. 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 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 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 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