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NoSQL之Redis数据库

关系数据库与非关系型数据库

··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、sQLServer、 Microsoft Access、DB2等。

2、非关系型数据库

··NosQL(NoSQL=NotonlysQL)，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。主流的NosQL数据库有Redis、MongBD、 Hbase、Memcached等。

3、关系型教据库和非关系型数据库区别

··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**择数据存储和提取万式的首要影响因素。
①关系型:依赖于关系模**型E-R图，同时以表格式的方式存储数据
②非关系型:除了以表格形式存储之**外，通常会以大块的形式组合在一起进行存储数据
··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，SgL,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数据库有很天扩展空间，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，No8QL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。
关系:纵向(天然表格式); 非关:横向(天然分布式)**
对事务性的支持不同
·· 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RQL数**据库从性能**和稳定性方面考虑是最佳选择。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。
··关系型:特别适合高事务性要求和**需要控制执**行计划的任务;非关系:此处会稍显弱势，其**价值点在于高**扩展性和大数据量处理方面

··4、非关系型数据库产生背景

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。让关系数据库关注在 关系上，**非关系型数据**库关注在存储上。
例如，在读写分离的MysQt.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。
 关系数据库:保存位置磁盘
非关数据库（内存/缓存数据库）:保**存的位置是**缓存/内存（效率、速度块〉特殊的是redis，因为redis 可以将内存中的数据保存在磁盘中
Mysql 高热玫据——》redisweb ——redis —》mysglCPU——》内存/缓存—》磁盘

总结:

关系型数据库:

实例->数据库L>表(table)->记录行(row)、数据字段(column)—》存储数据

非关系型数据库:

实例**->数据库->集合(collection) -->键值对(key-value)workdir=/usr/ local/mysql

非关系型数据库不需要手动建数据**库和集合(表)。

Redis简介

1、Redis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(支持存储在磁盘)，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。

2、Redis服务器程序是单进程模型

Redis服务在一台服务器上可以同时启动多个Redis进程，Redis的实际处理速度则足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cPt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。

建议可以开2个进程

原因:

1、备份

2、抗高并发的同时尽量不给cPu造成太大的压力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cPo资源比较紧张，采用单进程即可。

3、Redis具有的有点

比较对象sql数据库和其他nosql数据库

具有极高的数据读写速度:数据读取的速度最高可达到110000 次/s，数据写入速度最高可达到81000 次/s。

支持丰富的数据类型:支持key-value、Strings、Lists、Hashes（散列值）、Sets 及ordered Sets等数据类型操作

string 字符串（可以为整形、浮点和字符型，统称为元素)
list 列表      (实现队列，元素不唯一，先入先出原则)
set 集合:      (各不相同的元素)
hash hash散列值:    ( hash的key必须是唯一的）
set /ordered ets    集合/有序集合
  • 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。
  • 原子性:Re dis所有操作都是原子性的。
  • 支持数据备份:即master-salve模式的数据备份。

redis部署步骤

1、Redis安装部署

  • 上传 redis-5.0.7.tar.gz 软件包解压至 /opt目录下 
tar xzf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt
  • 安装依赖组件 
yum install -y gcc gcc-c++ make
  • 编译安装 
cd /opt/ redis-5.0.7/
make
make PREFIX=/usr/local/redis install

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;进行配置，可直接执行make 与make install命令进行安装

  • 执行软件包提供的 install_server.sh 脚本文件设置Redis服务所需要的相关配置文件 
cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh

回车。。。。

Please  select the redis executable path  [/usr/local/bin/redis-server]  /usr/local/redis/bin/redis-server
#需要手动修改为/usr/local/redis/bin/redis-server注意要一次性正确输入
NoSQL之Redis数据库
NoSQL之Redis数据库
selected config:
Port           : 6379                               #默认侦听端口为6379
Config file    : /etc/redis/6379.conf               #配置文件路径
Log file       : /var/log/redis_6379.log            #日志文件路径
Data dir       : /var/lib/ redis/ 6379              #数据文件路径
Executable     : /usr/local/redis/bin/redis-server  #可执行文件路径
cli Executable : /usr/local/redis/bin/redis-cli     #客户端命令工具
  • 把redis的可执行文件放入路径环境变量的目录中便于系统识别 
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/
  • Redis服务控制 
/etc/init.d/ redis_6379  stop                    #停止
/etc/init.d/redis_6379   start                   #启动
/etc/init.d/redis_6379   restart                 #重启
/etc/init.d/redis_6379   status                  #状态
  • 修改配置 /etc/redis/6379.conf 参数 
vim /etc/redis/6379.conf
           
bind 127.0.0.1 192.168.80.1                  #70行，添加监听的主机地址(只改了这一个)
port 6379                                    #93行，Redis默认的监听端口
daemonize yes                                #137行，启用守护进程
pidfile /var/run/redis_6379.pid              #159行，指定PID文件
loglevel notice                              #167行，日志级别
logfile /var/log/redis_6379.log              #172行，指定日志文件
  • 重新启动 
/etc/init.d/redis_6379  restart

1、Redis命令工具

redis-server:用于启动Redis 的工具
redis-benchmark:用于检测Redis在本机的运行效率
redis-check-aof:修复AOF持久化文件
redis-check-rdb:修复RDB持久化文件
redis-cli: Redis 命令行工具.
# rdb和aof 是redis服务中持久化功能的两种形式  RDB AOF
# redis-cli 常用于登陆至 redis数据库

2、redis-cli 命令行工具(远程登陆)

语法: redis-cli -h host -p port -a password

-h :指定远程主机
-p:指定Redis 服务的端口号
-a :指定密码，未设置数据库密码可以省略-a选项
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

redis-cli -h 192.168.80.1 -p 6379

3、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(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<numreq>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192.168.112.110、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 192.168.112.110 -p 6379 -c 100 -n 100000        #测试每秒的数据类型平均请求连接出来
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  • 测试存取大小为100字节的数据包的性能 
redis-benchmark -h 192.168.112.110  -p 6379  -q  -d 100
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  • 测试本机上Redis 服务在进行set 与push操作时的性能 
redis-benchmark -t set,push  -n 100000  -q
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4、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

[[email protected] utils]# redis-cli     进入数据库
127.0.0.1:6379>
  • 查看当前数据库中所有的键 
keys *  //相当于MySQL中的show databases;
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  • 存放数据 
set teacher zhangsan   //存放teacher键,值为zhangsan
get teacher  获取
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  • 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

    创建存放数据模板

127.0.0.1:6379> set k1 1 
OK
127.0.0.1:6379> set k1 2
OK
127.0.0.1:6379> set k2 2 
OK
127.0.0.1:6379> set k3  3 
OK
127.0.0.1:6379> set v1 4
OK
127.0.0.1:6379> set v5 5 
OK
127.0.0.1:6379> set v22 5 
OK
  • 查看当前数据库中以v开头的数据 
127.0.0.1:6379> keys  v*
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  • 查看当前数据库中以v开头后面包含任意一位的数据 
127.0.0.1:6379> keys v?
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  • 查看当前数据库中以v开头v开头后面包换任意两个的数据 
127.0.0.1:6379> keys v??
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  • exists命令可以判断键值是否存在 
127.0.0.1:6379> exists teacher
(integer) 1         //返回为1说明有此键
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  • del命令可以删除当前数据库的指定key 
127.0.0.1:6379> del teacher
(integer) 1
127.0.0.1:6379> exists teacher
(integer) 0
127.0.0.1:6379> get teacher
(nil)
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  • rename命令是对已有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

127.0.0.1:6379> rename k1 k11  //重命名会做覆盖
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  • renamenx

    rename n不进行修改 x进行修改

    nx组合:先判断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
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  • desize命令的作用是查看当前数据库中key的数目 
127.0.0.1:6379> dbsize 
(integer) 9   //当前库中有9个键
  • 使用config set requirepass your password 命令设置密码 
127.0.0.1:6379> config set requirepass 123456 //以键值的方式进行存储
OK
127.0.0.1:6379> auth 123456      //认证
OK
127.0.0.1:6379> config get requirepass  //获取密码
1) "requirepass"
2) "123456"
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  • 删除密码 
127.0.0.1:6379> config set requirepass '' //密码设置为空
OK
127.0.0.1:6379> config get requirepass 
1) "requirepass"
2) ""
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Redis 多数据库常用命令(16个库 0-15)

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。

  • 多数据库间切换 
命令格式: select   序号
           
127.0.0.1:6379> select 10             ##切换至序号为10的数据库
OK
127.0.0.1:6379[10]> select 15
OK
127.0.0.1:6379[15]> select 16
(error) ERR DB index is out of range
127.0.0.1:6379[15]> select 0 
OK
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127.0.0.1:6379> set k1 100   #在序号为0的数据库写入
OK
127.0.0.1:6379> get k1 
"100"
127.0.0.1:6379> select 1  
OK
127.0.0.1:6379[1]> get k1  #切换至其他数据库查询不到
(nil)
127.0.0.1:6379[1]> select 0 
OK
127.0.0.1:6379> get k1
"100"
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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。

  • 多数据库间移动数据 
格式: move   键值     序号
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Redis 高可用 

···持久化：持久化是最简单的高可用方法(有时甚**至不被归为高可**用的手段)，主要作用是数据备份，即将数据存储在硬盘，   保证数据不会··因进程退出而丢失。
··主从复制：主从复制是高可用Redis的基础，**哨兵和集群**(cluster)都是在主从复制基础上实现高可用的。
··主  从复制主要实现**了数据的多**机备份，以及对于读操作的负载均衡和简单的故障恢复。缺陷:故障恢复无法自动化;写操作      无法负载均··衡;存储能力受**到单机的限**制(吃资源)。
`·哨兵﹔在主从复制的基础上，哨兵实现了自动化的故障恢复。
··缺陷:写操作无法负载**均衡;存储能**力受到单机的限制。
··集群(cluster) :通过集群，

Redis持久化

··持久化的功能:Redis是内存数据库，数据都是存储在内存中，为了避免服务器断电等原因导致Redis进程异常退出后数据 的永久丢失，··需要定期将Redis中的数据以某种形式(或命数据令)从内存保存到硬盘;

···当下次Redis重启时，利用持久化文件实现数据恢复。除此之外，为了进行灾难备份，可以将持久化文件拷贝到一个远程位置（NFS) 。

1、Redis提供两种方式进行持久化:

RDB持久化:原理是将Reids在内存中的数据库记录定时保存到磁盘上。
(   类似快照)AOF持久化(append only file):原理是将Reids的操作日**志以追加的**方式写入文件，类似于MySQL的binlogo(基于  日志持久化方式）由于A**OF持久化的实**时性更好，即当进程意外退出时丢失的数据更少，因此A**z**流的持久化方式，   RDB持久**化基本都会**开启(用于集群

··2、RDB持久化

··RDB持久化是指在指定的**时间间隔**内将内存中当前进程中的数据生成快照保存到硬盘(因此也称作快照持久化)，用二进制    压缩存储，保存的文件后缀是rdb;当Redis重新启动时，可以**读取快照文**件恢复数据。

···3、触发条件

··①手动触发：save命令和bgsave命令都可以生成RDB文件。
··save命令会阻塞Redis服务器进程，直到**RDB文件创**建完毕为止，   在Redis服务器阻**塞期间，服**务器不能处理任何命令  请求。而`··bgsave命令会创建一个子进程，由子进程来负责创建RDB文件   ，父进程（即Redis主进程）则继续处理请求。
···bgsave命令执行过程中，只有**fork子进程时**会阻塞服务器，而对       于save命令，整个过程都会阻塞服务器，因此save已基本被废弃，线上环境要杜绝save的使用。往往生产环境bgsave依      然不允许轻易使用
···②自动触发：在自动触发RDB持久化时，Redis也会选择bgsave而不是save来进行持久化。
自动触发最常见的情况是**在配置文件中**通过save m n，指定当m秒内发生n次变化时，会触发bgsave
           
vim /etc/redis/6379.conf
           
#----219行----以下三个save条件满足任意一个时，都会引起bgsave的调用
save 900 1 ：当时间到900秒时，如果redis数据发生了至少1次变化，则执行bgsave
save 300 10 ：当时间到300秒时，如果redis数据发生了至少10次变化，则执行bgsave
save 60 10000 ：当时间到60秒时，如果redis数据发生了至少10000次变化，则执行bgsave
#----242行----是否开启RDB文件压缩
rdbcompression yes
#----254行----指定RDB文件名
dbfilename dump.rdb
#----264行----指定RDB文件和AOF文件所在目录
dir /var/lib/redis/6379
           
···③其他自动触发机制
除了save m n 以外，还有一些其他情况会触发bgsave：
在主从复制场景下，如果从节点执行全量复制操作，则主节点会执行bgsave命令，并将rdb文件发送给从节点。
执行shutdown命令时，自动执行rdb持久化

4、执行流程

NoSQL之Redis数据库
···①Redis父进**程首先判**断：当前是否在执行save，或bgsave/bgrewriteao**z**进程，如果在执行则bgsav**z**返回。   bgsave/bgrewriteaof的子进**程不能**同时执行，主要是基于性能方面的考虑：两个并发的子进程同时执行大量的磁盘写操作，可能引起严重的性能问题。
···②父**进程执**行fork**z**子进程，这个过程中父进程是阻塞的，Redis不能执行来自客户端的任何命令
···③父进程fork后，bgsave命令返回”Background saving started”信息并不再阻塞父进程，**并可以响应其**他命令
···④子进程创建RDB文件，根据父进程内存快照生成临时快照文件，**完成后对**原有文件进行原子替换
···⑤子进程发送信号**给父进程表示**完成，父进程更新统计信息

AOF 持久化 

···RDB持久化是将进程数据写入文件，而AOF持久化，则是**将Redis执**行的每次写、删除命令记录到**单独的**日志文件  中，查询操作不··会记录； 当Redis重启时再次执行A**z**中的命令来恢复数据。
与RDB相比，AOF的实时性更好，因此已成为主流的持久化方案
  • 开启AOF 
vim /etc/redis/6379.conf
           
#----700行----修改；开启AOF
appendonly yes
#----704行----指定AOF文件名称
appendfilename "appendonly.aof"
#----796行----是否忽略最后一条可能存在问题的指令
aof-load-truncated yes
#指redis在恢复时，会忽略最后一条可能存在问题的指令，默认为yes，即在aof写入时，可能存在指令错误的问题（突然断电导致未执行结束），这种情况下，yes会log并继续，而no会直接恢复失败
/etc/init.d/redis_6379 restart
#需要先取消密码

RDB 和 AOF 的优缺点

RDB 持久化 
··优点：RDB文件紧凑，体积小，网络传输快，适合全量复制；恢复速**度比AOF快很**多。当然，与AOF相比，RDB最重要  的优点之一是对性能的影响相对较小。
···缺点：RDB文件的致命缺点在于其数据快照的持**久化方式决定了**必然做不到实时持久化，而在数据越来越重要的今天，数据的大量丢失很多时候是无法接受的，**因此AOF**持久化成为主流。此外，RDB文件需要满足特定格式，兼容性差（如老  版本的Redis不兼容新版本的RDB文件）。
····对于RDB持久化，一方面是bgsave在进行fork操作时Redis主进程会阻塞，**另一方面，子进**程向硬盘写数据也会带来IO压力。
AOF 持久化 
···在这与RDB持久化相对应，AOF的优点在于支持秒级持久化、兼容性好，缺点是文**件大、恢复速度慢、**对性能影响大。对于  AOF持久···化，向硬盘写数据的频率大大提高(everysec策略下为秒级)，IO压力更大，甚至可能造成AOF追加阻塞问题。AOF  文件的重写与RDB的bgsave类似，会有fork时的阻塞和子进程的IO压力问**题。相对来**说，由于AOF向硬盘中写数据的频率   更高，因此对 Redis主进程**性能··的影响会**更大里插入代码片

Redis 性能管理

  • 查看Redis内存使用 
redis-cli -h 192.168.112.110 -p 6379
info memory
           
···内存碎片率:
··操作系统分配的内存值used_memory_rss除以Redis使用的内存值used_memory计算得出**内存碎片**是由操作系统低效的分配/回收物理内··存导致的（不连续的**物理内存分**配）跟踪内存碎片率对理解Redis实例的资源性能是非常重要的：内存碎 片率稍大于1是合理的，这个值表示内存碎片率比较低内存碎片率超过1.5，说明Redis消耗**了实际需要**物理内存的150%，其中50%是内存碎片率。需要在redis-cli···工具上输入shutdown save 命令，并重启 Redis 服务器。内存碎片率低于1的，说明  Redis内存分配超出了物理内存，操作系统正在进·行内存交换。需要增**加可用物理**内存或减少 Redis 内存占用。
`··内存使用率:
···redis实例的内存使用率超过可用最大内存，操作**系统将开始进**行内存与swap空间交换。
···避免内存交换发生的方法：针对缓存数据大小选择安装 Redis 实例尽可**能的使用H**ash数据结构存储,设置key的过期时  间
内回收key:
···保证合理分配redis有限的内**存资源**。当达到设置的最大阀值时，需选择一种k**ey的回收策**略，默认情况下回收策略是禁止删除。配置文件中修改 maxmemory-policy 属性值：
           
vim /etc/redis/6379.conf
#----598取消注释----
maxmemory-policy noenviction

volatile-lru	：使用LRU算法从已设置过期时间的数据集合中淘汰数据
volatile-ttl	：从已设置过期时间的数据集合中挑选即将过期的数据淘汰
volatile-random	：从已设置过期时间的数据集合中随机挑选数据淘汰
allkeys-lru		：使用LRU算法从所有数据集合中淘汰数据
allkeys-random	：从数据集合中任意选择数据淘汰
noenviction		：禁止淘汰数据
Redis
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