分布式数据库Redis的简介、安装与设置使用指令_、redis csdn

Redis的简介

全称Remote Dictionary Server，即远程字典服务。Redis是一款基于内存的高速缓存运行的高性能键值存储系统，通过Key-Value来存储数据的开源数据库，可以用作数据库、缓存和消息中间件。本文中的一些名词解释，待从此博客中找出对应并补入。

• Redis 内置了复制（replication），LUA 脚本（Lua scripting），LRU 驱动事件（LRU eviction），事务（transactions）和不同级别的 磁盘持久化（persistence）；
• Redis 支持多种类型的数据结构，如 字符串（strings），散列（hashes）， 列表（lists）， 集合（sets）， 有序集合（sorted sets） ，范围查询， bitmaps， hyperloglogs 和 地理空间（geospatial） 索引半径查询；
• Redis 通过 哨兵（Sentinel） 和自动分区（Cluster）提供高可用性（high availability）。

Redis在【开发项目】中主要用来做缓存——Redis缓存的作用是把经常访问的【数据库中的数据】提取到Redis，①用户查询的时候，先去Redis查询，没有查到再去数据库执行sql语句查询，并同时把查询到的数据同步到Redis里面，Redis只做读操作②用户添加、删除数据的时候，先在Redis中进行操作，然后通过线程对数据库执行异步操作，来对应添加、删除数据库中的对应数据，以保持Redis与数据库中的一致——这是因为Redis基于内存，而内存中查询速度快，就像我们用 MySQL 做持久层数据一样 。通过【Redis+数据库（MySQL、Oracle）】的好处是：待补入此博客。

1. 提速 数据库操作——因为原本【操作数据库】变为了【操作缓存】，而数据库的操作变为了异步，从而不再影响主线程。
2. 防止数据库出现雪崩——数据库是并发场景下最薄弱的环节，如果所有请求都直接访问数据库上，将导致数据库压力过大而宕机。所以设置Redis作为数据库的缓存，当有请求的时候先从Redis中进行查询、操作，针对有需要的情况（修改数据后同步数据）再异步访问、操作数据库，从而减少直接操作数据库的次数。

Redis由VMware主持开发，遵守 BSD 协议，使用C语言按照ANSI C标准进行开发的。此处先给出Redis的官网缓存是其最常应用的场景之一。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。

BSD 协议：
ANSI C标准：

Redis相比于MySQL，可以存很多的数据，比如文档，图片、集合对象等等，而数据库只能存基础类型。

• Redis提供多种语言的API
• 不仅支持key-value的数据，同时还提供list，set，zset，hash等数据结构的存储
• 支持数据的备份
• 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
• Redis的所有操作都是原子性的，要么成功执行要么失败完全不执行。单个操作是原子性的。多个操作也支持事务，即原子性，通过MULTI和EXEC指令包起来。

Redis能实现高并发、运行快，是因为：

• Redis是基于内存的高速缓存运行,避免了磁盘I/O等耗时操作。
• 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。在Redis 6.0中新增加的多线程也只是针对处理网络请求采用了多线程，而数据的读写命令，仍然是单线程处理的。
• Redis 使用的是非阻塞 IO，采用了I/O多路复用机制——使用了单线程来轮询描述符，将数据库的开、关、读、写都转换成了事件，减少了线程切换时上下文的切换和竞争，大大提升了并发效率。

Redis的组成

Redis实例运行在单独的进程中，【应用系统（Redis客户端）】【通过Redis协议】【和Redis Server 进行交互】。

在Redis 协议之上，客户端和服务端可以实现多种类型的交互模式：

• 串行请求/响应模式
• 双工的请求/响应模式（pipeline）
• 原子化的批量请求/响应模式（事务）
• 发布/订阅模式
• 脚本化的批量执行（Lua脚本）

Redis Clinet（应用系统）

Redis Server

Redis协议

Redis的交互协议包含2 个部分：网络模型（数据交互的组织方式）和序列化协议（数据本身如何序列化）。

网络模型

Redis协议位于TCP之上，客户端和【Redis实例】保持双工的连接，如下图所示：

客户端和服务端交互的内容是序列化后的数据，服务器为每个客户端建立与之对应的连接，在应用层维护一系列状态保存在connection 中，connection 间相互无关联。在Redis中，connection 通过redisClient 结构体实现。

序列化协议

客户端-服务端之间交互的是序列化后的协议数据。在Redis中，协议数据分为不同的类型，每种类型的数据均以…结束，通过数据的 首字符 来区分类型。具体可详见此博客的“Redis协议”章节里的“序列化协议”。

• 由客户端发送给服务器端的类型为：inline command、由 bulk string 组成的array。
• 由服务端发送给客户端的类型为：除了 inline command之外的所有类型。并根据客户端命令或交互模式的不同进行确定。

Redis Clinet和Redis Server间的交互模式

串行的请求/响应模式

同一个connection在前一个命令执行完成之后，再发送第二个请求，如下图所示。

这种方式的弊端在于，每一个请求的发送都取决于前一个响应。Redis在处理单个请求的时间，通常比局域网传输的时间小1个数量级。因此串行模式下，单连接的大部分时间都处于网络等待，没有充分利用服务器的处理能力。

双工的请求/响应模式（pipeline的实现）

因为TCP是全双工的，请求响应【异步？】进行时，也不会引起混淆。此时批量的发送命令至服务器，在批量的获取响应数据，可以极大的提高 单连接 的吞吐量。pipeline 交互模式的穿插请求响应，如下入所示：

pipeline 的实现取决于客户端

原子化的批量请求/响应模式（事务）

通常在开发时需要将 批量的命令 原子化执行，Redis 中引入了事务模式。

入队/执行 分离的事务原子性

• 入队阶段：客户端发送请求到服务器，这些命令会被存放在Server端的conn的请求队列中。
• 执行阶段：发送完一个批次后，Redis 服务器一次执行队列中的所有请求。由于单实例使用单线程处理请求，因此不会存在并发的问题。
  因为 Redis执行器一次执行的粒度是“命令”，所以为了原子地执行批次命令，Redis引入了批量命令执行：EXEC。事务交互模式如下：
  
  由MULTI命令开启事务，随后发送的请求都是暂存在Server conn的队列中，最后通过EXEC批量提交执行；并返回每一个命令执行的结果数组。

事务的一致性

• 当入队阶段出现语法错误时，不执行EXEC 也不会对数据产生影响；
• 当EXEC 中有一条command 执行出错时，后续请求继续执行，执行结果会在响应数组中体现，并且由客户端决定如何恢复，Redis 本身不包含回滚机制。
• 一个事务通常需要包含读操作，应用程序需要根据读取的结果决定后续的操作流程。但是在Redis中，事务中的读操作并无意义，如下所示：

发布/订阅模式

脚本化的批量执行（Lua脚本）

1. 客户端发送eval lua_script_string 2 key1 key2 first second给服务端
2. 服务端解析lua_script_string 并根据string 本身的内容通过sha1 计算出sha值，存放到redisServer对象的lua_scripts变量中。
3. 服务端原子化的通过内置Lua环境执行 lua_script_string，脚本可能包含对Redis的方法调用如set 等。
4. 执行完成之后将lua的结果转换成Redis类型返回给客户端。

Redis的版本选择

打开Redis的官网，在顶部导航栏中选中RESOURCES，在弹出的下拉列表中选中Clients，如下图所示。

在随后界面的右侧导航栏中，根据自己工程的语言种类选择，比如Java，如下图红框所示。

随后可以看到Java支持的各版本，如下图所示。

Jedis

Jedis是一个Java Redis客户端库，它提供了许多简单易用的API来操作Redis。

Redisson

Redisson是一个基于Netty框架的Java Redis客户端库，它提供了分布式锁、分布式集合、分布式对象等功能，支持Redis集群和Sentinel模式。

lettuce

lettuce是一个高级Java Redis客户端库，用于线程安全同步、异步和【响应使用——响应式API】。支持集群（Cluster）、Sentinel模式、Pipelining和编解码器（codecs）以及Redis 6中的新特性

JRedis

Redis的安装

Windows

先按此博客中的方法进行的安装，先给出安装包地址下载地址，在该链接网页中选择.msi文件，如下图红框所示。

下面自己的方法暂未试通过= =。

下载安装包

先给出官网下载地址，选择哪个安装包根据各自的操作系统而定，这里不再赘述。

安装WSL（Windows Subsystem for Linux）

选择Windows操作系统对应的版本后，网站会跳转到一个新的页面，要求我们安装一个WSL软件——官方解释是因为“Redis在Windows上不受官方支持。但是，您可以按照以下说明在Windows上安装Redis进行开发。要在Windows上安装Redis，首先需要启用WSL2（Windows Linux子系统）。WSL2允许您在Windows上以本机方式运行Linux二进制文件。要使此方法工作，您需要运行Windows 10 2004版及更高版本或Windows 11”。

点击下图红框中的链接开始安装WSL2。此处先给出该WSL安装说明的链接。

如果使用的Windows是早期版本，需要进行手动安装，官方说明the manual install page.如下：
“您必须运行Windows 10 2004版及更高版本（内部版本19041及更高）或Windows 11才能使用以下命令。如果您使用的是早期版本，请参阅手动安装页面。”，如下图所示。此处也给出the manual install page的地址。

点击上图红框链接后，来到下图界面。

如果安装过程中遇到问题，可以查看上图红框中的链接，此处给出的是中文说明的网址。

WSL的简介及用途

WSL（Windows Subsystem for Linux）是一个由微软与Canonical公司合作开发、为在Windows 10上能够原生运行Linux二进制可执行文件（ELF格式）的兼容层，属于Windows操作系统中的一个子系统，目标是可以在Windows系统上运行Linux应用程序——使纯正的Ubuntu 14.04 "Trusty Tahr"映像能下载和解压到用户的本地计算机，并且映像内的工具和实用工具能在此子系统上原生运行。WSL为用户提供了一种在Windows环境下运行Linux软件的方法，无需虚拟机或双系统，大大方便了开发人员在Windows系统下的工作。

开发人员可以在Windows机器上同时访问Windows和Linux的功能。Windows Linux子系统（WSL）允许开发人员安装Linux发行版（如Ubuntu、OpenSUSE、Kali、Debian、Arch Linux等），并在Windows上直接使用Linux应用程序、实用程序和Bash命令行工具，无需修改，而无需传统虚拟机或双端口设置的开销。

安装包安装

将压缩包下载完成后，解压到文件夹中，使用命令提示行来进行安装：

1. 首先切换到解压的文件夹下，切换方法可以参考这篇博客。
2. 输入指令redis-server.exe redis.windows.conf，即可进行安装。

安装成功的标志

安装成功的标志如下图所示。

安装后的目录文件及其作用

• redis-benchmark.exe：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。

语法：redis-benchmark [选项] [选项值]
选项 作用

• -h 指定服务器主机名
• -p 指定服务器端口
• -s 指定服务器socket(套接字)
• -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 O=reconnect
• -r SET/GET/INCR使用随机key，SADD使用随机值
• -P 通过管道传输请求
• -q 强制退出redis。仅显示querylsec值
• -csv 以csv格式输出
• -1 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
• -l ldle模式。仅打开N个idle连接并等待
   
  示例1： 向IP地址为192.168.59.118、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 192.168.59.118 -p 6379 -c 100 -n 100000
  示例2：测试存取大小为100字节的数据包的性能。
  redis-benchmark -h 192.168.59.118 -p 6379 -q -d 100
  示例3：测试本机上Redis 服务在进行set与lpush操作时的性能。

• redis-cli.exe：登录（客户端？）数据库——使用redis-cli连接Redis数据库，默认使用的是序号为0的数据库。

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
select 1 #切换至序号为1的数据库
select 2 #切换至序号为2的数据库

• redis-server.exe：
• redis文件夹中的内容：是用于可视化操作redis的工具，比如redis安装目录下的\redis\rdm.exe。

Linux

详见此博客，待验证。

Redis的基本设置、使用指令

官方文档

此处先给出Redis官方文档。

配置/取消配置 成服务——设置/取消 Redis开机自启

redis-server --service-install redis.windows-service.conf --loglevel verbose：通过redis-server --service-install在windows操作系统中注册Redis为服务，需要进入Redis的安装目录——比如D:\redis下——输入此语句。

redis-server --service-uninstall：通过redis-server --service-uninstall在windows操作系统中取消注册的服务。

上述指令中的各参数说明

service-install：注册为windows服务
redis.windows-service.conf：配置文件名称
–loglevel verbose：日志级别loglevel 定义为“详细”verbose

以——命令行交互方式（自认）——手动启动/关闭Redis服务

redis-server --service-start：启动
redis-server --service-stop：关闭

在Redis服务启动后，登录Redis服务

redis-cli：在Redis的安装目录下，启动redis-cli.exe文件，如下图所示。请注意，登录Redis服务前需要先启动Redis服务，如下图所示。

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。

上图中指定了ip地址和端口号。

登录Redis服务后，在多数据库中切换数据库。

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。
select n：切换至第n个数据库，命令格式为select 10，表示切换至序号为10的数据库。

登录Redis服务后，测试客户端和服务端是否成功连接

PING：在登录Redis服务后，测试客户端和服务端是否成功连接，若连接成功，命令行应显示PONG，如下图所示。

登录Redis服务后，存放数据set

set： 存放数据，命令格式为 set key value。

登录Redis服务后，读取数据get

get：获取数据，命令格式为 get key。

登录Redis服务后，移动当前库中的指定数据至另一数据库

move 当前库中的键名 要移动到的数据库的序号：move yxp 1移动当前库中键名为“yxp”的键值对到序号为“1”的数据库中。

登录Redis服务后，查找指定key对应的value

• keys *：获取所有的key，命令格式为keys 要查找的键，*表示任意位的任意字符。
• keys n*：获取所有以n开头的、且其后 【任意位的任意字符】 的键对应的值，命令格式为keys 首字母*。
• keys n?：获取所有以n开头、且其后仅有一个任意字符的键对应的值。
• keys n??获取所有以n开头、且其后仅有两个任意字符的键对应的值。
  

登录Redis服务后，获取以s开头、其后仅包含—位任意数据

keys s?：获取以s开头、其后仅包含—位任意数据，命令格式为keys 首字母?

登录Redis服务后，判断指定键名的数据是否存在

exists aaa：判断数据“aaa”是否存在——(存在:1，不存在:0)

登录Redis服务后，删除当前数据库的key

del key：删除当前数据库的key，命令格式为del key——(成功:1，失败:0，比如删除一个已删除的数据)

登录Redis服务后，获取key对应的value值的类型

type key：获取【该key对应的value值】的类型，命令格式为 type key。

登录Redis服务后，重命名key名

rename key1 key2：将key1修改为key2。

登录Redis服务后，将key1修改为key2之前判断key2是否存在，不存在再重命名

renamenx key1 key2：将key1修改为key2之前判断key2是否存在，不存在则重命名。

登录Redis服务后，查看当前数据库中key的数目

dbsize：查看当前数据库中key的数目。

登录Redis服务后，选择数据库

select：选择数据库，命令格式为select 数据库的序号（第几个数据库）。

在Redis服务启动后，登出Redis服务

服务使用后，输入exit退出即可，如下图所示。

以——后端观察运行情况、无法交互的形式（自认）——手动启动/关闭Redis服务

安装之后，每次都要先打开一个命令提示符，切换到Redis文件夹下，输入指令redis-server.exe redis.windows.conf来连接远程的服务器，以启动服务，如下图所示。自认，此种形式是后端启动Redis，但并不能交互设置Redis，只能以运维的形式观看Redis的运行状况

以——后端观察运行情况、无法交互的形式（自认）——启动Redis服务后，使用Redis服务

此种情况因为以——后端观察运行情况、无法交互的形式——启动的Redis服务，所以需要再打开一个新的命令提示符窗口，在切换至Redis的安装根目录后，输入指令redis-cli.exe -h 127.0.0.1 -p 6379，来访问已启动的服务器，成功的话如下图所示。

录入数据mykey=007：set myKey 007回车
查询数据mykey的值：get myKey回车
tips：在输入set指令后（还没输入完指令），会自动在后面给你弹出一个输入提示。

录入数据成功，如下所示。