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Nosql之redis配置与优化

作者：酷酷是懒虫 | 2024-08-13 06:34:24

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Nosql之redis配置与优化

目录

1.关系数据库 VS 非关系型数据库

1.1 关系型数据库

1.2 非关系型数据库

1.3 关系型数据库和非关系型数据库区别

1.4 非关系型数据库产生背景

1.5 关系型数据库与非关系型数据库总结

2.Redis简介

2.1 Redis概述

2.2 Redis的优点

2.4 关于Redis的高频问题

2.4.1 哪些数据适合放入缓存中？

2.4.2 Redis为什么这么快？

2.5 Redis概述总结

3. 安装部署Redis

4.Redis命令工具

4.1 redis-cli命令行工具

4.2 redis-benchmark测试工具

4.3 Redis数据库常用命令

4.3.1 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

4.3.2 exists命令可以判断键值是否存在

4.3.3 del命令可以删除当前数据库的指定key 

4.4.4 type命令可以获取key对应的value值类型

4.4.5 rename是对已有key进行重命名（覆盖）

4.4.6 renamenx命令的作用是对已有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 

4.4.7 dbsize命令的作用是查看当前数据库中key的数目

5.Redis多数据库常用命令 

5.1 多数据库间切换

5.2 多数据库间移动数据

5.3 清除数据库内数据

 5.4 redis常用命令总结

1.关系数据库 VS 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包括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NoSQL数据库有Redis、MongBD、Hbase、Memcached、ElasticSearch、TSDB等。

1.3 关系型数据库和非关系型数据库区别
 

（1）数据存储方式不同

关系型和非关系型数据库的主要差异是数据存储的方式。关系型数据天然就是表格式的，因此存储在数据表的行和列中。数据表可以彼此关联协作存储，也很容易提取数据。
与其相反，非关系型数据不适合存储在数据表的行和列中，而是大块组合在一起。非关系型数据通常存储在数据集中，就像文档、键值对或者图结构。你的数据及其特性是选择数据存储和提取方式的首要影响因素。

（2）扩展方式不同

SQL和NoSQL数据库最大的差别可能是在扩展方式上，要支持日益增长的需求当然要扩展。
要支持更多并发量，SQL数据库是纵向扩展，也就是说提高处理能力，使用速度更快速的计算机，这样处理相同的数据集就更快了。因为数据存储在关系表中，操作的性能瓶颈可能涉及很多个表，这都需要通过提高计算机性能来克服。虽然SQL数据库有很大扩展空间，但最终肯定会达到纵向扩展的上限。
而NoSQL数据库是横向扩展的。因为非关系型数据存储天然就是分布式的，NoSQL数据库的扩展可以通过给资源池添加更多普通的数据库服务器(节点)来分担负载。

（3）对事务性支持不同

如果数据操作需要高事务性或者复杂数据查询需要控制执行计划，那么传统的SQL数据库从性能和稳定性方面考虑是你的最佳选择。SQL数据库支持对事务原子性细粒度控制，并且易于回滚事务。
虽然NoSQL数据库也可以使用事务操作，但稳定性方面没法和关系型数据库比较，所以它们真正闪亮的价值是在操作的扩展性和大数据量处理方面。

1.4 非关系型数据库产生背景


可用于应对Web2.0纯动态网站类型的三高问题（高并发、高性能、高可用）。
（1）High performance——对数据库高并发读写需求
（2）Huge Storage——对海量数据高效存储与访问需求
（3）High Scalability && High Availability——对数据库高可扩展性与高可用性需求

关系型数据库和非关系型数据库都有各自的特点与应用场景，两者的紧密结合将会给Web2.0的数据库发展带来新的思路。让关系型数据库关注在关系上和对数据的一致性保障，非关系型数据库关注在存储和高效率上。例如，在读写分离的MySQL数据库环境中，可以把经常访问的数据存储在非关系型数据库中，提升访问速度。

 

1.5 关系型数据库与非关系型数据库总结

关系型数据库SQL

实例-->数据库-->表(table)-->记录行(row)、数据字段(column)

非关系型数据库NoSQL

  1. 实例-->数据库-->集合(collection)-->键值对(key-value)
  2. 非关系型数据库不需要手动建数据库和集合（表）

2.Redis简介


2.1 Redis概述


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。
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。

2.2 Redis的优点


（1）具有极高的数据读写速度：数据读取的速度最高可达到10000次/s，数据写入速度最高可达到81000次/s。
（2）支持丰富的数据类型：支持key-value、Strings、Lists、Hashes、Sets及Sorted Sets等数据类型操作。
（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。
（4）原子性：Redis所有操作都是原子性的。
（5）支持数据备份：即master-salve模式的数据备份。

2.3 Redis使用场景


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。
我们通常会将部分数据放入缓存中，来提高访问速度，然后数据库承担存储的工作。

2.4 关于Redis的高频问题

2.4.1 哪些数据适合放入缓存中？


即时性：例如查询最新的物流状态信息。
数据一致性要求不高：例如门店信息，修改后，数据库中已经改了，五分钟后缓存中才是最新的，但不影响功能使用。
访问量大且更新频率不高，例如网站首页的广告信息，访问量大，但是不会经常变化。

2.4.2 Redis为什么这么快？


（1）Redis是一款纯内存结构，避免了磁盘I/O等耗时操作。
（2）Redis命令处理的核心模块为单线程，不存在多线程切换而消耗CPU，不用考虑各种锁的问题，不存在加锁、释放锁的操作，没有因为可能出现死锁而导致性能消耗。
（3）采用了I/O多路复用机制，大大提升了并发效率。

注意： 在 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。

2.5 Redis概述总结


Redis是C语言开发的，开源的、基于内存运行的、非关系型数据库NoSQL。
数据存储结构是键值对：key=value K/V
数据类型五大类型：字符串String 、列表List 、散列Hash 、无序集合Set 、有序集合Sorted Set（Zset）、Set.

Redis为什么那么快？

（1）redis是纯内存结构，数据操作都是在内存中完成的
（2）采用I/O多路复用，使线程处理更多的网络连接请求，提高并发能力
（3）数据读写采用单线程模式，可以减少多线程切换的消耗，同时也不用考虑锁的性能影响

3. 安装部署Redis

  1. ###关闭和禁止防火墙开机自启功能
  2. systemctl stop firewalld
  3. systemctl disable firewalld
  4. setenforce 0
  5. vim /etc/selinux/config
  6. SELINUX=disabled

（1）修改内核参数

  1. vim /etc/sysctl.conf
  2. vm.overcommit_memory = 1
  3. net.core.somaxconn = 10240
  4.  
  5. sysctl -p

 

/proc/sys/vm/overcommit_memory
可选值：0、1、2。
0， 表示内核将检查是否有足够的可用内存供应用进程使用；如果有足够的可用内存，内存申请允许；否则，内存申请失败，并把错误返回给应用进程。
1， 表示内核允许分配所有的物理内存，而不管当前的内存状态如何。
2， 表示内核允许分配超过所有物理内存和交换空间总和的内存.

（2）安装redis

  1. yum install -y gcc gcc-c++ make
  2. cd /opt
  3. rz -E
  4. #redis-7.0.13.tar.gz
  5. tar xf /opt/redis-7.0.13.tar.gz 
  6. cd /opt/redis-7.0.13
  7. make
  8. make PREFIX=/usr/local/redis install
  9. #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行配置，可直接执行make与make install命令进行安装

 

 

（3）创建redis工作目录，并创建redis程序用户

  1. mkdir /usr/local/redis/{conf,logs,data}
  2. cp /opt/redis-7.0.13/redis.conf /usr/local/redis/conf/
  3.  
  4. useradd -M -s /sbin/nologin redis
  5. chown -R redis.redis /usr/local/redis/

 

（4）将redis的可执行文件路径加入到系统环境变量中

  1. vim /etc/profile 
  2. PATH=$PATH:/usr/local/redis/bin		#增加一行
  3.  
  4. source /etc/profile

 

（5）修改redis.conf配置文件

  1. vim /usr/local/redis/conf/redis.conf
  2. bind 0.0.0.0				#87行，添加监听的主机地址
  3. protected-mode no					            #111行，将本机访问保护模式设置no。如果开启了，那么在没有设定bind ip且没有设密码的情况下，Redis只允许接受本机的响应
  4. port 6379										#138行，Redis默认的监听6379端口
  5. tcp-backlog 10240
  6. #147行，修改参数为10240
  7. daemonize yes									#309行，设置为守护进程，后台启动
  8. pidfile /usr/local/redis/logs/redis_6379.pid		#341行，指定PID文件
  9. logfile "/usr/local/redis/logs/redis_6379.log"	#354行，指定日志文件
  10. dir /usr/local/redis/data						#504行，指定持久化文件所在目录
  11. requirepass 123								    #1037行，增加一行，设置redis密码可以不设置

 

 

 

（7）定义systemd服务管理脚本

  1. vim /usr/lib/systemd/system/redis-server.service
  2. [Unit]
  3. Description=Redis Server
  4. After=network.target
  5.  
  6. [Service]
  7. User=redis
  8. Group=redis
  9. Type=forking
  10. TimeoutSec=0
  11. PIDFile=/usr/local/redis/logs/redis_6379.pid
  12. ExecStart=/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis/conf/redis.conf
  13. ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
  14. ExecStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID
  15. PrivateTmp=true
  16.  
  17. [Install]
  18. WantedBy=multi-user.target

 

（8）重新加载systemd服务管理并启动服务

  1. systemctl daemon-reload
  2. systemctl start redis-server
  3. systemctl enable redis-server
  4. netstat -lntp | grep 6379

 

4.Redis命令工具

  1. redis-server：Redis服务器启动命令
  2. redis-benchmark：性能测试工具，用于检测Redis在本机的运行效率
  3. redis-check-aof：修复有问题的AOF持久化文件
  4. redis-check-rdb：修复有问题的RDB持久化文件
  5. redis-cli：Redis客户端命令行工具
  6. redis-sentinel：Redis哨兵集群使用

 

4.1 redis-cli命令行工具

  1. 语法：redis-cli -h host -p port [-a password]
  2. -h ：指定远程主机
  3. -p ：指定Redis服务的端口号
  4. -a ：指定密码，未设置数据库密码可以省略-a选项
  5. 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
  6.  
  7. redis-cli -h 192.168.80.20 -p 6379

4.2 redis-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=keepalive 0=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 ：idle模式。仅打开N个idle连接并等待。

向IP地址为192.168.80.20（本机地址）、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 192.168.80.20 -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 192.168.80.20 -p 6379 -q -d 100

 

测试本机上Redis服务在进行set与lpush操作时的性能

redis-benchmark -t set,lpush -n 100000 -q

 

 

4.3 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

例：

4.3.1 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

  1. 192.168.80.20:6379> keys *	    #查看当前数据库中所有键
  2. 127.0.0.1:6379> keys v*			#查看当前数据库中以v开头的数据
  3. 192.168.80.20:6379> keys v?		#查看当前数据库中以v开头后面包含任意一位的数据
  4. 192.168.80.20:6379> keys v??		#查看当前数据库中以v开头后面包含任意两位的数据

 

 

4.3.2 exists命令可以判断键值是否存在

  1. 192.168.80.20:6379> exists teacher  #判断teacher键是否存在
  2. (integer) 1							#1表示teacher键是存在
  3. 192.168.80.20:6379> exists tea
  4. (integer) 0							#0表示tea键不存在

4.3.3 del命令可以删除当前数据库的指定key 

  1. 192.168.80.20:6379> keys *
  2. 192.168.80.20:6379> del v5
  3. 192.168.80.20:6379> get v5

 

4.4.4 type命令可以获取key对应的value值类型

  1. 192.168.80.20:6379> type k1
  2.  
  3. #expire命令可以为给定的key设置过期时间
  4. 192.168.80.20:6379> expire k1 10      #设置k1键的过期时间为10秒
  5.  
  6. #ttl命令可以查看key还有多少秒过期，-1表示永不过期，-2表示已过期
  7. 192.168.80.20:6379> ttl k1

 

4.4.5 rename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

4.4.6 renamenx命令的作用是对已有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

4.4.7 dbsize命令的作用是查看当前数据库中key的数目

  1. 192.168.80.20:6379> DBSIZE
  2.  
  3. #使用config set requirepass yourpassword命令设置密码
  4. 192.168.80.20:6379> config set requirepass 111
  5. #使用config get requirepass命令查看密码（一旦设置密码，必须先验证通过密码，否则所有操作不可用）
  6. 192.168.80.20:6379> auth 111
  7. 192.168.80.20:6379> config get requirepass

 

 

5.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。
多数据库相互独立，互不干扰。

5.1 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。

  1. 192.168.80.20:6379> select 10 #切换至序号为10的数据库
  2.  
  3. 192.168.80.20:6379[10]> select 15  #切换至序号为15的数据库

 

5.2 多数据库间移动数据

格式：move 键值 序号

  1. 192.168.80.20:6379> set k1 100
  2. OK
  3. 192.168.80.20:6379> get k1
  4. "100"
  5. 192.168.80.20:6379> select 1
  6. OK
  7. 192.168.80.20:6379[1]> get k1
  8. (nil)
  9. 192.168.80.20:6379[1]> select 0			#切换至目标数据库0
  10. OK
  11. 192.168.80.20:6379> get k1				#查看目标数据是否存在
  12. "100"
  13. 192.168.80.20:6379> move k1 1			#将数据库0中k1移动到数据库1中
  14. (integer) 1
  15. 192.168.80.20:6379> select 1				#切换至目标数据库1
  16. OK
  17. 192.168.80.20:6379[1]> get k1			#查看被移动数据
  18. "100"
  19. 192.168.80.20:6379[1]> select 0
  20. OK
  21. 192.168.80.20:6379> get k1				#在数据库0中无法查看到k1的值
  22. (nil)

 

5.3 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！

 5.4 redis常用命令总结

 

  1. redis-cli -h 地址 -p 端口 -a '密码'
  2. redis-benchmark  -c  -n  -t  -q  -d
  3.  
  4. set 键值               设置键和值
  5. get 键                 查询键的值
  6. del 键                 删除键
  7. type 键                查询键的数据类型
  8. keys 键    * ?         查询键
  9. exists 键              判断键是否存在
  10. expire 键  过期秒数     设置键的生命周期
  11. ttl 键                 查看键的生命周期时间  -1 永不过期  -2 已过期
  12. rename   旧键  新键     重命名键名，会覆盖已存在的键值
  13. renamenx  旧键  新键    重命名键名，如新键名已存在会放弃重命名操作
  14. dbsize                 查询当前库中键的数量
  15. select 库ID   0~15     切换库
  16. move 键 库ID           移动键到指定的库
  17. flushdb                清空当前库的所有键(慎用)
  18. flushall               清空所有库的所有键(慎用)
  19. config set requirepass  '密码'      设置redis密码
  20. config get requirepass              查询密码
  21. auth '密码'                         在redis里验证密码

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