【实践】REDIS缓存数据库从安装到入门

1.摘要

Redis(REmote DIctionary Server) 是一个开源的使用ANSI C语言编写、遵守BSD协议、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API。

对一个产品，技术的认知，从基本的安装和使用开始最容易获得直观认知。

本文包括REDIS在UBUNTU的安装，基本命令的操作使用和不错的参考文档。

2. 安装

在 Ubuntu 系统安装 Redis 可以使用以下命令:

sudo apt-get update

sudo apt-get install redis-server

启动 Redis:

redis-server

查看 redis 是否启动:

redis-cli

以上命令将打开以下终端：

redis 127.0.0.1:6379>

127.0.0.1 是本机 IP ，6379 是 redis 服务端口。现在我们输入 PING 命令，能返回PONG表示成功了。

3. 命令

3.1 REDIS配置

Redis 的配置文件位于 Redis 安装目录下，文件名为 redis.conf(Windows 名为 redis.windows.conf)。

你可以通过 CONFIG 命令查看或设置配置项。

redis 127.0.0.1:6379> CONFIG GET *

redis.conf 配置项说明如下：

序号	配置项	说明
1	daemonize no Redis	默认不是以守护进程的方式运行，可以通过该配置项修改，使用 yes 启用守护进程（Windows 不支持守护线程的配置为 no ）
2	pidfile /var/run/redis.pid	当 Redis 以守护进程方式运行时，Redis 默认会把 pid 写入 /var/run/redis.pid 文件，可以通过 pidfile 指定
3	port 6379	指定 Redis 监听端口，默认端口为 6379，作者在自己的一篇博文中解释了为什么选用 6379 作为默认端口，因为 6379 在手机按键上 MERZ 对应的号码，而 MERZ 取自意大利歌女 Alessia Merz 的名字
4	bind 127.0.0.1	绑定的主机地址
5	timeout 300	当客户端闲置多长时间后关闭连接，如果指定为 0，表示关闭该功能
6	loglevel notice	指定日志记录级别，Redis 总共支持四个级别：debug、verbose、notice、warning，默认为 notice
7	logfile stdout	日志记录方式，默认为标准输出，如果配置 Redis 为守护进程方式运行，而这里又配置为日志记录方式为标准输出，则日志将会发送给 /dev/null
8	databases 16	设置数据库的数量，默认数据库为0，可以使用SELECT 命令在连接上指定数据库id
9	save <seconds> <changes>	Redis 默认配置文件中提供了三个条件：save 900 1 save 300 10 save 60 10000 分别表示 900 秒（15 分钟）内有 1 个更改，300 秒（5 分钟）内有 10 个更改以及 60 秒内有 10000 个更改。指定在多长时间内，有多少次更新操作，就将数据同步到数据文件，可以多个条件配合
10	rdbcompression yes	指定存储至本地数据库时是否压缩数据，默认为 yes，Redis 采用 LZF 压缩，如果为了节省 CPU 时间，可以关闭该选项，但会导致数据库文件变的巨大
11	dbfilename dump.rdb	指定本地数据库文件名，默认值为 dump.rdb
12	dir ./	指定本地数据库存放目录
13	slaveof <masterip> <masterport>	设置当本机为 slav 服务时，设置 master 服务的 IP 地址及端口，在 Redis 启动时，它会自动从 master 进行数据同步
14	masterauth <master-password>	当 master 服务设置了密码保护时，slav 服务连接 master 的密码
15	requirepass foobared	设置 Redis 连接密码，如果配置了连接密码，客户端在连接 Redis 时需要通过 AUTH <password> 命令提供密码，默认关闭
16	maxclients 128	设置同一时间最大客户端连接数，默认无限制，Redis 可以同时打开的客户端连接数为 Redis 进程可以打开的最大文件描述符数，如果设置 maxclients 0，表示不作限制。当客户端连接数到达限制时，Redis 会关闭新的连接并向客户端返回 max number of clients reached 错误信息
17	maxmemory <bytes>	指定 Redis 最大内存限制，Redis 在启动时会把数据加载到内存中，达到最大内存后，Redis 会先尝试清除已到期或即将到期的 Key，当此方法处理 后，仍然到达最大内存设置，将无法再进行写入操作，但仍然可以进行读取操作。Redis 新的 vm 机制，会把 Key 存放内存，Value 会存放在 swap 区
18	appendonly no	指定是否在每次更新操作后进行日志记录，Redis 在默认情况下是异步的把数据写入磁盘，如果不开启，可能会在断电时导致一段时间内的数据丢失。因为 redis 本身同步数据文件是按上面 save 条件来同步的，所以有的数据会在一段时间内只存在于内存中。默认为 no
19	appendfilename appendonly.aof	指定更新日志文件名，默认为 appendonly.aof
20	appendfsync everysec	指定更新日志条件，共有 3 个可选值：no：表示等操作系统进行数据缓存同步到磁盘（快）always：表示每次更新操作后手动调用 fsync() 将数据写到磁盘（慢，安全）everysec：表示秒同步一次（折中，默认值）
21	vm-enabled no	指定是否启用虚拟内存机制，默认值为 no，简单的介绍一下，VM 机制将数据分页存放，由 Redis 将访问量较少的页即冷数据 swap 到磁盘上，访问多的页面由磁盘自动换出到内存中（在后面的文章我会仔细分析 Redis 的 VM 机制）
22	vm-swap-file /tmp/redis.swap	虚拟内存文件路径，默认值为 /tmp/redis.swap，不可多个 Redis 实例共享
23	vm-max-memory 0	将所有大于 vm-max-memory 的数据存入虚拟内存，无论 vm-max-memory 设置多小，所有索引数据都是内存存储的(Redis 的索引数据 就是 keys)，也就是说，当 vm-max-memory 设置为 0 的时候，其实是所有 value 都存在于磁盘。默认值为 0
24	vm-page-size 32	Redis swap 文件分成了很多的 page，一个对象可以保存在多个 page 上面，但一个 page 上不能被多个对象共享，vm-page-size 是要根据存储的 数据大小来设定的，作者建议如果存储很多小对象，page 大小最好设置为 32 或者 64bytes；如果存储很大大对象，则可以使用更大的 page，如果不确定，就使用默认值
25	vm-pages 134217728	设置 swap 文件中的 page 数量，由于页表（一种表示页面空闲或使用的 bitmap）是在放在内存中的，，在磁盘上每 8 个 pages 将消耗 1byte 的内存。
26	vm-max-threads 4	设置访问swap文件的线程数,最好不要超过机器的核数,如果设置为0,那么所有对swap文件的操作都是串行的，可能会造成比较长时间的延迟。默认值为4
27	glueoutputbuf yes	设置在向客户端应答时，是否把较小的包合并为一个包发送，默认为开启
28	hash-max-zipmap-entries 64	hash-max-zipmap-value 512 指定在超过一定的数量或者最大的元素超过某一临界值时，采用一种特殊的哈希算法
29	activerehashing yes	指定是否激活重置哈希，默认为开启（后面在介绍 Redis 的哈希算法时具体介绍）
30	include /path/to/local.conf	指定包含其它的配置文件，可以在同一主机上多个Redis实例之间使用同一份配置文件，而同时各个实例又拥有自己的特定配置文件

更多信息可参考：https://www.runoob.com/redis/redis-conf.html

3.2 设置密码和验证

在配置文件中配置requirepass的密码（当redis重启时密码依然有效）。

redis 127.0.0.1:6379> config set requirepass mypass

查询密码：

redis 127.0.0.1:6379> config get requirepass
   (error) ERR operation not permitted           

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密码验证：

redis 127.0.0.1:6379> auth mypass
   OK           

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再次查询：

redis 127.0.0.1:6379> config get requirepass
   1) "requirepass"
   2) "mypass"           

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PS：如果配置文件中没添加密码 那么redis重启后，密码失效；

如果需要在远程 redis 服务上执行命令，同样我们使用的也是 redis-cli 命令。

$ redis-cli -h host -p port -a password

【实例】

以下实例演示了如何连接到主机为 127.0.0.1，端口为 6379 ，密码为 mypass 的 redis 服务上。

$redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 -a "mypass"
redis 127.0.0.1:6379>           

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先登陆后验证：

redis 127.0.0.1:6379> auth "mypass"
OK           

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AUTH命令跟其他redis命令一样，是没有加密的；阻止不了攻击者在网络上窃取你的密码；

3.3 REDIS支持的类型

Redis支持五种数据类型：string（字符串），hash（哈希），list（列表），set（集合）及zset(sorted set：有序集合)。

<1> String（字符串）

string 类型是 Redis 最基本的数据类型，string 类型的值最大能存储 512MB。

各个数据类型应用场景：

https://www.runoob.com/redis/redis-data-types.html

【实例】

redis 127.0.0.1:6379> SET name "duncanwang"
OK
redis 127.0.0.1:6379> GET name 
"duncanwang"           

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<2>Hash（哈希）

Redis hash 是一个 string 类型的 field 和 value 的映射表，hash 特别适合用于存储对象。

【实例】

127.0.0.1:6379> HMSET say field1 "Hello" field2 "world"
OK
127.0.0.1:6379> HMGET say field1
1) "Hello"
127.0.0.1:6379> HMGET say field2
1) "world"           

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实例中我们使用了 Redis HMSET, HGET 命令，HMSET 设置了两个 field=>value 对, HGET 获取对应 field 对应的 value。

每个 hash 可以存储 232 -1 键值对（40多亿）。

<3> List（列表）

Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）。

【实例】

127.0.0.1:6379> LPUSH mylist "duncan"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> LPUSH mylist "jenise"
(integer) 2
127.0.0.1:6379> LPUSH mylist "dijior"
(integer) 3
127.0.0.1:6379> LRANGE mylist 0 2
1) "dijior"
2) "jenise"
3) "duncan"           

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列表最多可存储 232 - 1 元素 (4294967295, 每个列表可存储40多亿)。

<4> Set（集合）

Redis 的 Set 是 string 类型的无序集合。

集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是 O(1)。

SADD 命令

添加一个 string 元素到 key 对应的 set 集合中，成功返回 1，如果元素已经在集合中返回 0。

SADD key member

【实例】

127.0.0.1:6379> SADD myset "duncanwang"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SADD myset "jenise"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SADD myset "dejior"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SADD myset "duncanwang"
(integer) 0
127.0.0.1:6379> SMEMBERS myset
1) "dejior"
2) "jenise"
3) "duncanwang"           

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注意：以上实例中 rabitmq 添加了两次，但根据集合内元素的唯一性，第二次插入的元素将被忽略。

集合中最大的成员数为 232 - 1(4294967295, 每个集合可存储40多亿个成员)

<5> zset(sorted set：有序集合)

Redis zset 和 set 一样也是string类型元素的集合,且不允许重复的成员。

不同的是每个元素都会关联一个double类型的分数。redis正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。

zset的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。

ZADD 命令

添加元素到集合，元素在集合中存在则更新对应score

ZADD key score member

【实例】

127.0.0.1:6379> ZADD myzset 0  "duncanwang"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ZADD myzset 1  "jenise"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ZADD myzset 2  "dejior"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ZADD myzset 1  "dejior"
(integer) 0
127.0.0.1:6379> ZRANGEBYSCORE myzset 0 3
1) "duncanwang"
2) "dejior"
3) "jenise"           

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3.4 Redis 发布订阅

Redis 发布订阅(pub/sub)是一种消息通信模式：发送者(pub)发送消息，订阅者(sub)接收消息。

Redis 客户端可以订阅任意数量的频道。

下图展示了频道 channel1 ， 以及订阅这个频道的三个客户端 —— client2 、 client5 和 client1 之间的关系：

当有新消息通过 PUBLISH 命令发送给频道 channel1 时， 这个消息就会被发送给订阅它的三个客户端：

【实例】

以下实例演示了发布订阅是如何工作的。在我们实例中我们创建了订阅频道名为 redisChat:

redis 127.0.0.1:6379> SUBSCRIBE redisChat

Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"
2) "redisChat"
3) (integer) 1           

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现在，我们先重新开启个 redis 客户端，然后在同一个频道 redisChat 发布两次消息，订阅者就能接收到消息。

redis 127.0.0.1:6379> PUBLISH redisChat "Redis is a great caching technique"

(integer) 1

redis 127.0.0.1:6379> PUBLISH redisChat "Learn redis by runoob.com"

(integer) 1           

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订阅者的客户端会显示如下消息

1) "message"
2) "redisChat"
3) "Redis is a great caching technique"
1) "message"
2) "redisChat"
3) "Learn redis by runoob.com"           

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Redis 发布订阅命令

下表列出了 redis 发布订阅常用命令：

序号	命令	描述
1	PSUBSCRIBE pattern [pattern ...]	订阅一个或多个符合给定模式的频道。
2	PUBSUB subcommand [argument [argument ...]]	查看订阅与发布系统状态。
3	PUBLISH channel message	将信息发送到指定的频道。
4	PUNSUBSCRIBE [pattern [pattern ...]]	退订所有给定模式的频道。
5	SUBSCRIBE channel [channel ...]	订阅给定的一个或多个频道的信息。
6	UNSUBSCRIBE [channel [channel ...]]	指退订给定的频道。

3.5 Redis 事务

Redis 事务可以一次执行多个命令， 并且带有以下三个重要的保证：

批量操作在发送 EXEC 命令前被放入队列缓存。

收到 EXEC 命令后进入事务执行，事务中任意命令执行失败，其余的命令依然被执行。

在事务执行过程，其他客户端提交的命令请求不会插入到事务执行命令序列中。

一个事务从开始到执行会经历以下三个阶段：

开始事务。

命令入队。

执行事务。

实例

以下是一个事务的例子， 它先以 MULTI 开始一个事务， 然后将多个命令入队到事务中， 最后由 EXEC 命令触发事务， 一并执行事务中的所有命令：

redis 127.0.0.1:6379> MULTI
OK

redis 127.0.0.1:6379> SET book-name "Mastering C++ in 21 days"
QUEUED

redis 127.0.0.1:6379> GET book-name
QUEUED

redis 127.0.0.1:6379> SADD tag "C++" "Programming" "Mastering Series"
QUEUED

redis 127.0.0.1:6379> SMEMBERS tag
QUEUED

redis 127.0.0.1:6379> EXEC
1) OK
2) "Mastering C++ in 21 days"
3) (integer) 3
4) 1) "Mastering Series"
   2) "C++"
   3) "Programming"           

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单个 Redis 命令的执行是原子性的，但 Redis 没有在事务上增加任何维持原子性的机制，所以 Redis 事务的执行并不是原子性的。

事务可以理解为一个打包的批量执行脚本，但批量指令并非原子化的操作，中间某条指令的失败不会导致前面已做指令的回滚，也不会造成后续的指令不做。

Redis 事务命令

下表列出了 redis 事务的相关命令：

序号	命令	描述
1	DISCARD	取消事务，放弃执行事务块内的所有命令。
2	EXEC	执行所有事务块内的命令。
3	MULTI	标记一个事务块的开始。
4	UNWATCH	取消 WATCH 命令对所有 key 的监视。
5	WATCH key [key ...]	监视一个(或多个) key ，如果在事务执行之前这个(或这些) key 被其他命令所改动，那么事务将被打断。

4.参考

（1）官网

https://redis.io/

（2）redis中文网

http://www.redis.cn/documentation.html

（3）Redis 教程

https://www.runoob.com/redis/redis-tutorial.html

（4）Redis 服务器

https://www.runoob.com/redis/redis-server.html

（5）Redis 数据备份与恢复

https://www.runoob.com/redis/redis-backup.html

（6）Redis 持久化

一起看懂Redis两种持久化方式的原理

https://segmentfault.com/a/1190000015983518?utm_source=tag-newest