Redis从入门到实战：入门篇_qokbluk

前言

之前只是在项目简单使用了Redis(只是充当缓存层实现)，对Redis的体系技术没深入了解，最近时间比较充裕，所以再次复习巩固Redis，然后打算写几篇博客记录以及分享所复习的Redis知识。

1. Redis从入门到实战：入门篇
2. Redis从入门到实战：实战篇
3. Redis从入门到实战：进阶篇
4. Redis从入门到实战：完结篇

Redis从入门到实战：入门篇

1. Redis简介
2. 为什么要用Redis？
3. Redis的优点
4. Redis的应用场景
5. Linux Centos7安装Redis与Window10安装Redis
6. Redis客户端介绍与使用
7. Redis核心配置文件详解
8. Redis Key命名规范
9. Redis最常用的5种数据类型及其对应的命令
10. Redis的性能测试

Redis简介

1. Redis是一个由C语言编写的，开源的key-value存储系统，它支持存储的value类型相对更多，包括String、List、Set、Sorted Set和Hash，而且这些操作都是原子性的，又被其作者戏称为数据结构服务器。
2. 它属于NoSQL(Not Only SQL)数据库中的键值(Key-Value)存储数据库，即它属于与MySQL和Oracle等关系型数据库不同的非关系型数据库。它与memcached类似，但是优于memcached。
3. 为了保证效率，数据都是缓存在内存中。Redis可以周期性的把更新的数据写入磁盘或者把修改操作写入追加的记录文件，并且在此基础上实现了master-slave(主从)同步。

为什么使用Redis？

1. 假如我们不使用Redis，那么用户每次发送请求的时候，服务器都会前往关系型数据库（MySQL，Oracle…）查询数据（不考虑其他缓存技术），每次往返数据库会消耗大量系统资源。如果用户并发量高的话，可能服务器就承受不了，就会宕机崩溃。
   
2. 如果我们使用了Redis，那么用户每次发送请求的时候，先去查询Redis缓存，如果缓存中有想要的数据，就直接响应客户端。如果没有，再去查询关系型数据库，这样就能节省系统开销，如果再搭建Redis集群，那么就能应对大量的高并发场景。
   

Redis的优点

Redis之所以被广泛应用在缓存领域，则是因为它的优点：

1. Redis是一款性能极高的非关系型数据库，Redis读的速度是110000次/s，写的速度是81000次/s，非常适合做缓存。
2. 丰富的数据类型，Redis支持String、List、Set、Sorted Set和Hash数据类型操作，从而支持大量的应用场景。
3. 原子性，Redis所有操作都是原子性的，不用担心并发安全问题，同时Redis还支持对几个操作全并后的原子性执行。
4. Redis还支持publish/subscribe，通知，key过期等特性。

Redis应用场景

Redis支持String、List、Set、Sorted Set和Hash数据类型，适用于大量的应用场景。

1. 缓存
   并发量高的网站都使用了Redis作为缓存层的实现，缓存不仅能够提升网站访问速度，还能大大降低数据库的压力。
   Redis提供了键过期功能（适用存储手机验证码），也提供了灵活的键淘汰策略，所以，现在Redis用在缓存的场合非常多。
2. 计数器
   什么是计数器？如电商网站商品的浏览量、视频网站视频的播放数等。为了保证数据实时效，每次浏览都得给+1，并发量高时如果每次都请求数据库操作无疑是种挑战和压力。Redis提供的incr命令（自增命令）来实现计数器功能，内存操作，性能非常好，非常适用于这些计数场景。
3. 分布式会话
   集群模式下，在应用不多的情况下一般使用容器自带的session复制功能就能满足，当应用增多相对复杂的系统中，一般都会搭建以Redis等内存数据库为中心的session服务，session不再由容器管理，而是由session服务及内存数据库管理。
4. 分布式锁
   在很多互联网公司中都使用了分布式技术，分布式技术带来的技术挑战是对同一个资源的并发访问，如全局ID、减库存、秒杀等场景，并发量不大的场景可以使用数据库的悲观锁、乐观锁来实现，但在并发量高的场合中，利用数据库锁来控制资源的并发访问是不太理想的，大大影响了数据库的性能。可以利用Redis的setnx功能来编写分布式的锁，如果设置返回1说明获取锁成功，否则获取锁失败，实际应用中要考虑的细节要更多。
5. 社交网络
   点赞、踩、关注/被关注、共同好友等是社交网站的基本功能，社交网站的访问量通常来说比较大，而且传统的关系数据库类型不适合存储这种类型的数据，Redis提供的哈希、集合等数据结构能很方便的的实现这些功能。
6. 最新列表
   Redis列表结构，LPUSH可以在列表头部插入一个内容ID作为关键字，LTRIM可用来限制列表的数量，这样列表永远为N个ID，无需查询最新的列表，直接根据ID去到对应的内容页即可。
7. 消息系统
   消息队列是大型网站必用中间件，如ActiveMQ、RabbitMQ、Kafka等流行的消息队列中间件，主要用于业务解耦、流量削峰及异步处理实时性低的业务。Redis提供了发布/订阅及阻塞队列功能，能实现一个简单的消息队列系统。另外，Redis不能和专业的消息中间件相比。

Linux Centos7安装Redis与Window10安装Redis

https://blog.csdn.net/weixin_44176169/article/details/104394202

Redis客户端介绍与使用

https://blog.csdn.net/weixin_44176169/article/details/105025327

Redis核心配置文件(redis.conf)

下面列举了一些常见配置，当然还有其他配置信息，可以查看安装目录下的redis.conf。

Redis Key命名规范

1. Redis key值是二进制安全的，这意味着可以用任何二进制序列作为key值，比如"me"的简单字符串到一个JPEG文件的内容都可以。空字符串也是有效key值。
2. key不要太长，最好不要操作1024个字节，这不仅会消耗内存还会降低查找效率。
3. key不要太短，如果太短会降低key的可读性。
4. 在项目中，key最好有一个统一的命名规范（根据企业的需求），我们可以使用分段设计法来设计Key名称。

分段设计法

使用冒号把Key中要表达的多种含义分开表示，步骤如下：

1. 把表名（实体类名称）转化为Key前缀
2. 主键名（或其他常用于搜索的字段）
3. 主键值
4. 存储的字段名（属性名称）

举例：用户表（user）

假设有这样的需求：根据用户id查询用户邮箱地址，可以选择把邮箱地址存到redis中：

set user:id:10010:email zhangsan@qq.com;
set user:id:10086:email lisi@qq.com;
1
2

127.0.0.1:6379> mset user:id:10010:email zhangsan@qq.com user:id:10086:email lisi@qq.com
OK
127.0.0.1:6379> mget user:id:10010:email user:id:10086:email
1) "zhangsan@qq.com"
2) "lisi@qq.com"
127.0.0.1:6379> 
1
2
3
4
5
6

Redis最常用的5种数据类型及其对应的命令

上面说了Redis是Key-Value结构的非关系型数据库，其中Key只能是字符串(String)，Value有多种数据结构：

1. String
2. Hash
3. List
4. Set
5. Sorted Set
   

Redis命令

1. Redis命令用于在Redis服务上执行操作，要在Redis服务上执行命令需要一个Redis客户端。
2. 可以选择Redis安装自带的客户端（redis-cli），也可以按照上面教程安装Redis Web版本的客户端。

Redis key命令

1. keys pattern：查找所有符合给定模式pattern的key，匹配模式有如下几种：
   *：匹配所有key
   ?：匹配单个key
2. exists key：检查给定key是否存在
   存在返回1
   不存在返回0
3. randomkey：从当前数据库中随机返回(不删除)一个 key
   当数据库不为空时，返回一个 key
   当数据库为空时，返回 nil
4. del key [key…]：删除给定的一个或多个Key，不存在的key会被忽略
5. expire key seconds：为给定key设置有效时间，以秒为单位，当key过期时(有效时间为0)，它会被自动删除
   设置成功返回 1
   当key不存在或者不能为key设置生存时间时返回0
6. ttl key：以秒为单位，返回给定key的剩余生存时间(TTL, time to live)
   当key不存在时，返回-2
   当key存在但没有设置剩余生存时间时，返回-1
   否则，以秒为单位，返回key的剩余生存时间
7. persist key：移除给定key的有效时间
   当生存时间移除成功时，返回1
   如果key不存在或key没有设置生存时间，返回0
8. rename key newkey：将 key 改名为 newkey
   当key和newkey相同，或者key不存在时，返回一个错误
   当newkey已经存在时， rename命令将覆盖旧值
9. type key：返回key的类型
10. select 数据库编号：（默认有16个数据库，0-15）
11. move key 数据库编号：将当前数据库key移动到某个数据库，目标库有，则不能移动

Redis String命令

1. String类型是Redis中最为基础的数据存储类型，它在Redis中是二进制安全的，这 便意味着该类型可以接受任何格式的数据，如JPEG图像数据或Json对象描述信息等。 在Redis中字符串类型的Value最多可以容纳的数据长度是512M。
2. Redis String命令是操作value为String类型的命令。
   
3. set key value：设定key持有指定的字符串value，如果该key存在则进行覆盖 操作。总是返回”OK”
4. get key：获取key的value。如果与该key关联的value不是String类型，redis将返回错误信息，因为get命令只能用于获取String 类型的值；如果该key不存在，返 回null。

   127.0.0.1:6379[1]> set user:id:1:name xq
   OK
   127.0.0.1:6379[1]> get user:id:1:name
   "xq"
   127.0.0.1:6379[1]> set user:id:1:name xxxq
   OK
   127.0.0.1:6379[1]> get user:id:1:name
   "xxxq"
   1
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   5
   6
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   8

   
5. getset key value：先获取该key的值，然后在设置该key的值。

   127.0.0.1:6379[1]> getset user:id:1:name zwq
   "xxxq"
   127.0.0.1:6379[1]> get user:id:1:name
   "zwq"
   1
   2
   3
   4

6. incr key：将指定的key的value原子性的递增1.如果该key不存在，默认初始值为0，在incr之后其值为1。如果value的值不能转成整型，如"xq"，该操作将执行失败并返回相应的错误信息。
7. decr key：将指定的key的value原子性的递减1.如果该key不存在，默认初始值为0，在incr之后其值为-1。如果value的值不能转成整型，如"xq"，该操作将执行失败并返回相应的错误信息。

   127.0.0.1:6379[1]> set user:id:1:age 22
   OK
   127.0.0.1:6379[1]> incr user:id:1:age
   (integer) 23
   127.0.0.1:6379[1]> decr user:id:1:age
   (integer) 22
   1
   2
   3
   4
   5
   6

8. incrby key increment：将指定的key的value原子性增加increment。如果该key不存在，默认初始值为0，在incrby之后，该值为increment。如果该值不能转成整型，如"xq"则失败并返回错误信息。
9. decrby key decrement：将指定的key的value原子性减少decrement，如果该key不存在。默认初始值为0，在decrby之后，该值为decrement。如果该值不能转成整型，如"xq"则失败并返回错误信息。

   127.0.0.1:6379[1]> incrby user:id:1:height 5
   (integer) 5
   127.0.0.1:6379[1]> decrby user:id:1:height 3
   (integer) 2
   1
   2
   3
   4

10. append key value：如果该key存在，则在原有的value后追加该值；如果该key不存在，则重新创建一个key/value。

    127.0.0.1:6379[1]> append user:id:1:address guangdong
    (integer) 9
    127.0.0.1:6379[1]> append user:id:1:address guangzhou
    (integer) 18
    127.0.0.1:6379[1]> get user:id:1:address
    "guangdongguangzhou"
    1
    2
    3
    4
    5
    6

Redis Hash命令

1. Redis中的Hashes类型可以看成具有String Key和String Value的map容器。
2. 所以该类型非常适合于存储值对象的信息。如Username、Password和Age等。
3. 如果Hash中包含很少的字段，那么该类型的数据也将仅占用很少的磁盘空间。每一个Hash可以存储4294967295个键值对。
   
4. hset key field value：为指定的key设定field/value对（键值对）。
5. hget key field：返回指定的key中的field的值。
6. hgetall key：获取key中的所有filed-vaule。

   127.0.0.1:6379[1]> hset user:id:2 name zwq
   (integer) 1
   127.0.0.1:6379[1]> hset user:id:2 age 22
   (integer) 1
   127.0.0.1:6379[1]> hget user:id:2 name
   "zwq"
   127.0.0.1:6379[1]> hgetall user:id:2
   1) "name"
   2) "zwq"
   3) "age"
   4) "22"
   1
   2
   3
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7. hmset key fields：设置key中的多个filed/value。
8. hmget key fileds：获取key中的多个filed的值。
9. hexists key field：判断指定的key中的filed是否存在。
10. hlen key：获取key所包含的field的数量。
11. hincrby key field increment：设置key中filed的值增加increment，如：age增加20。

    127.0.0.1:6379[1]> hmset user:id:3 name zs age 18
    OK
    127.0.0.1:6379[1]> hmget user:id:3 name age
    1) "zs"
    2) "18"
    127.0.0.1:6379[1]> hlen user:id:3
    (integer) 2
    127.0.0.1:6379[1]> hexists user:id:3 age
    (integer) 1
    127.0.0.1:6379[1]> hincrby user:id:3 age 10
    (integer) 28
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
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    11

    Redis可视化客户端可以清晰看到Hash结构。
    

Redis List命令

1. 在Redis中，List类型是按照插入顺序排序的字符串链表。和数据结构中的普通链表一样，我们可以在其头部(left)和尾部(right)添加新的元素。在插入时，如果该键并不 存在，Redis将为该键创建一个新的链表。与此相反，如果链表中所有的元素均被移除，那么该键也将会被从数据库中删除。List中可以包含的最大元素数量是 4294967295。
2. 从元素插入和删除的效率来看，如果我们是在链表的两头插入或删除元素，这将会是非常高效的操作，即使链表中已经存储了百万条记录，该操作也可以在毫秒级内完成。然而需要说明的是，如果元素插入或删除操作是作用于链表中间，那将会是非常低效的。
   
3. lpush key value1 value2…：在指定的key所关联的list的头部插入所有的values，如果该key不存在，该命令在插入的之前创建一个与该key关联的空链表，之后再向该链表的头部插入数据。插入成功，返回元素的个数。
4. rpush key value1、value2…：在该list的尾部添加元素。
5. lrange key start end：获取链表中从start到end的元素的值，start、end可为负数，若为-1则表示链表尾部的元素，-2则表示倒数第二个，依次类推…

   127.0.0.1:6379[1]> lpush grade:7 class1 class2 class3
   (integer) 3
   127.0.0.1:6379[1]> rpush grade:7 class6 class5 class4
   (integer) 6
   127.0.0.1:6379[1]> lrange grade:7 0 5
   1) "class3"
   2) "class2"
   3) "class1"
   4) "class6"
   5) "class5"
   6) "class4"
   1
   2
   3
   4
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6. lpushx key value：将一个值插入到已存在的列表头部。如果列表不在，操作无效。
7. rpushx key value：一个值插入已存在的列表尾部(最右边)。如果列表不在，操作无效。

   key不存在，插入失败
   127.0.0.1:6379[1]> lpushx grade:8 class7
   (integer) 0
   127.0.0.1:6379[1]> rpushx grade:8 class8
   (integer) 0
   1
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   3
   4
   5

Redis Set命令

1. 在Redis中，我们可以将Set类型看作为没有排序的字符集合，和List类型一样，我们也可以在该类型的数据值上执行添加、删除或判断某一元素是否存在等操作。Set可包含的最大元素数是4294967295。
2. 和List类型不同的是，Set集合中不允许出现重复的元素。和List类型相比，Set类型在功能上还存在着一个非常重要的特性，即在服务器端完成多个Set之间的聚合计算操作，如unions、intersections和differences。由于这些操作均在服务端完成， 因此效率极高，而且也节省了大量的网络IO开销。
   

127.0.0.1:6379> sadd names zs ls ww zl
(integer) 4
127.0.0.1:6379> sadd namess zs zl
(integer) 2
127.0.0.1:6379> sinter names namess
1) "zl"
2) "zs"
1
2
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4
5
6
7

Redis Sorted Set命令

1. Sorted Set和Set类型极为相似，它们都是字符串的集合，都不允许重复的成员出现在一个Set中。它们之间的主要差别是Sorted-Sets中的每一个成员都会有一个分数(score)与之关联，Redis正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。然而需要额外指出的是，尽管Sorted-Sets中的成员必须是唯一的，但是分数(score) 却是可以重复的。
2. 在Sorted Set中添加、删除或更新一个成员都是非常快速的操作，其时间复杂度为集合中成员数量的对数。由于Sorted Set中的成员在集合中的位置是有序的，因此， 即便是访问位于集合中部的成员也仍然是非常高效的。事实上，Redis所具有的这一特征在很多其它类型的数据库中是很难实现的，换句话说，在该点上要想达到和Redis同样的高效，在其它数据库中进行建模是非常困难的。
   

127.0.0.1:6379> zadd mathScore 98 zs 97 ls 76 ww 100 zl
(integer) 4
127.0.0.1:6379> zcard mathScore
(integer) 4
127.0.0.1:6379> zscore mathScore ww
"76"
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2
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6

Redis的性能测试

Redis在安装之后有一个redis-benchmark，这个就是Redis提供用于做性能测试的，它可以用来模拟N个客户端同时发出M个请求。首先看一下redis-benchmark自带的一些参数：

1. redis-benchmark -q，运行该命令，测试QPS(每秒查询率)，从测试结果来看，值为40000-50000之间，离官方说的每秒100000QPS还是有一定差距，当然这也和电脑配置有关。

   D:\Redis>redis-benchmark.exe -q
   PING_INLINE: 44883.30 requests per second
   PING_BULK: 45641.26 requests per second
   SET: 37105.75 requests per second
   GET: 41237.11 requests per second
   INCR: 44208.66 requests per second
   LPUSH: 42625.75 requests per second
   LPOP: 44702.73 requests per second
   SADD: 44863.16 requests per second
   SPOP: 44822.95 requests per second
   LPUSH (needed to benchmark LRANGE): 44622.94 requests per second
   LRANGE_100 (first 100 elements): 23126.73 requests per second
   LRANGE_300 (first 300 elements): 12220.46 requests per second
   LRANGE_500 (first 450 elements): 9390.55 requests per second
   LRANGE_600 (first 600 elements): 7499.63 requests per second
   MSET (10 keys): 36941.26 requests per second
   1
   2
   3
   4
   5
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2. 在实际项目中，Redis存储的Key和Value应该是数量丰富的，上面命令只是测试单一的key和单一的Value，我们测试使用-r模拟value到100000且将运行次数提高到1000000次，具体命令为redis-benchmark -q -r 100000 -n 1000000，从测试结果来看，和上面测试的差不多，说明Redis读写能力在Key和Value是否丰富上没多大关系，还是和电脑配置和网络带宽有关些。

   D:\Redis>redis-benchmark -q -r 100000 -n 1000000
   PING_INLINE: 45968.56 requests per second
   PING_BULK: 47279.09 requests per second
   SET: 40817.99 requests per second
   GET: 44265.42 requests per second
   INCR: 44064.51 requests per second
   LPUSH: 44724.72 requests per second
   LPOP: 44974.14 requests per second
   SADD: 41211.62 requests per second
   SPOP: 45091.76 requests per second
   LPUSH (needed to benchmark LRANGE): 47034.48 requests per second
   LRANGE_100 (first 100 elements): 24550.12 requests per second
   LRANGE_300 (first 300 elements): 12818.54 requests per second
   LRANGE_500 (first 450 elements): 9410.61 requests per second
   LRANGE_600 (first 600 elements): 7476.92 requests per second
   MSET (10 keys): 31666.61 requests per second
   1
   2
   3
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   6
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总结

1. 这样就把Redis入门技术介绍完了，大家觉得OK的话，不妨来个
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