• redis部署与管理

    一、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、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。


     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。


    二、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。

    三、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。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。

    总结：

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

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

    四、redis简介：


    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。

     1. 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 110000 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. 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。
    3. 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。

    五、redis安装部署：


     1.准备：

    1. systemctl disable --now firewalld
    2. setenforce 0
    3. sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config

    2. 修改内核参数：

    1. vim /etc/sysctl.conf
    2. vm.overcommit_memory = 1
    3. net.core.somaxconn = 2048
    4.  
    5. sysctl -p

    3. 安装redis：

    1.  
    2. yum install -y gcc gcc-c++ make
    3. ##安装以来环境
    4.  
    5. tar zxvf /opt/redis-7.0.9.tar.gz -C /opt/
    6. cd /opt/redis-7.0.9
    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 进行配置，可直接执行 make 与 make install 命令进行安装。
    10.  
    11. #创建redis工作目录
    12. mkdir /usr/local/redis/{conf,log,data}
    13.  
    14. cp /opt/redis-7.0.9/redis.conf /usr/local/redis/conf/
    15.  
    16. useradd -M -s /sbin/nologin redis
    17. chown -R redis.redis /usr/local/redis/   ##创建用户，并设置redis文件属主
    18.  
    19. #环境变量
    20. vim /etc/profile 
    21. PATH=$PATH:/usr/local/redis/bin		#增加一行
    22.  
    23. source /etc/profile        ##刷新配置文件

    4. 修改配置文件：

    1.  
    2. vim /usr/local/redis/conf/redis.conf
    3. bind 127.0.0.1 192.168.80.10					#87行，添加 监听的主机地址
    4. 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
    5. port 6379										#138行，Redis默认的监听6379端口
    6. daemonize yes									#309行，设置为守护进程，后台启动
    7. pidfile /usr/local/redis/log/redis_6379.pid		#341行，指定 PID 文件
    8. logfile "/usr/local/redis/log/redis_6379.log"	#354行，指定日志文件
    9. dir /usr/local/redis/data						#504行，指定持久化文件所在目录
    10. requirepass abc123								#1036行，增加一行，设置redis密码

    5. 将redis加入system服务便于管理：

    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/log/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
    19.  
    20. #启动服务
    21. systemctl enable --now redis-server
    22.  
    23. netstat -lntp | grep 6379   ##查看端口是否开启

    六、Redis 命令工具：


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

    1.语法：

    1.  
    2. redis-cli -h host -p port [-a password]
    3. -h ：指定远程主机
    4. -p ：指定 Redis 服务的端口号
    5. -a ：指定密码，未设置数据库密码可以省略-a 选项
    6. 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
    7.  
    8. 示例：
    9. redis-cli -h 192.168.88.100 -p 6379 -a 'abc123'

    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。

     2.1 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=keep alive 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。
    2.2 示例：

    1.  
    2. #向 IP 地址为 192.168.88.100 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
    3. redis-benchmark -h 192.168.88.100 -p 6379 -c 100 -n 100000
    4.  
    5. #测试存取大小为 100 字节的数据包的性能
    6. redis-benchmark -h 192.168.88.100 -p 6379 -q -d 100
    7.  
    8. #测试本机上 Redis 服务在进行 set 与 lpush 操作时的性能
    9. redis-benchmark -t set,lpush -n 100000 -q

    七、Redis 数据库常用命令： 

    1.String数据类型:

    String是redis最基本的类型，最大能存储512MB的数据，String类型是二进制安全的，即可以存储任何数据、比如数字、图片、序列化对象等 

    1. set 键 值     #创建
    2.  
    3. get 键        #查询
    4.  
    5. del 键        #删除
    6.  
    7. exists 键		#判断该键是否存在，存在返回1，否则返回0。

    2. list数据类型:

       列表的元素类型为string，按照插入顺序排序，在列表的头部或尾部添加元素

    1. lpush|rpush 键 值1 值2 值3 ...
    2.    ##创建值
    3.  
    4. lrange  键   起始下标         终止下标
    5.            0代表第一个元素  -1代表最后一个元素
    6.    ##查询值
    7.  
    8. lrem 键 个数 元素值
    9.   ##删除指定值

    3.Hash数据类型（散列类型）：


        hash用于存储对象。可以采用这样的命名方式：对象类别和ID构成键名，性使用字段表示对象的属，而字段值则存储属性值。 如：存储 ID 为 2 的汽车对象。

        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。

    1.  
    2. hset 键 字段1 值1
    3.  ##创建
    4.  
    5. hget 键 字段
    6.  ##查询
    7.  
    8. hlen 键  
    9.  ##hlen命令获取键的字段数量。
    10.  
    11. hdel 键 字段
    12.  ##删除

    4. Set数据类型（无序集合）:


       无序集合，元素类型为String类型，元素具有唯一性，不允许存在重复的成员。多个集合类型之间可以进行并集、交集和差集运算。

    应用范围：
    1.可以使用Redis的Set数据类型跟踪一些唯一性数据，比如访问某一博客的唯一IP地址信息。对于此场景，我们仅需在每次访问该博客时将访问者的IP存入Redis中，Set数据类型会自动保证IP地址的唯一性。
    2.充分利用Set类型的服务端聚合操作方便、高效的特性，可以用于维护数据对象之间的关联关系。比如所有购买某一电子设备的客户ID被存储在一个指定的Set中，而购买另外一种电子产品的客户ID

    1.  
    2. sadd 键 值1 值2 值3 ...
    3.  ## 插入数据
    4.  
    5. smembers 键
    6.  ## 查看插入的结果
    7.  
    8. srem 键 值 ...
    9.  ##

    5.Sorted Set数据类型（zset、有序集合）：


    a、有序集合，元素类型为Sting，元素具有唯一性，不能重复。
    b、每个元素都会关联一个double类型的分数score(表示权重)，可以通过权重的大小排序，元素的score可以相同。

    应用范围：
    （1)可以用于一个大型在线游戏的积分排行榜。每当玩家的分数发生变化时，可以执行ZADD命令更新玩家的分数，此后再通过ZRANGE命令获取积分TOP10的用户信息。当然我们也可以利用ZRANK命令通过username来获取玩家的排行信息。最后我们将组合使用ZRANGE和ZRANK命令快速的获取和某个玩家积分相近的其他用户的信息。

    （2)Sorted-Set类型还可用于构建索引数据。

    1.  
    2. zadd 键 序号1 值1 序号2 值2 ...
    3.  #插入值
    4.  
    5. zrange 键  起始下标  终止下标  [WITHSCORES]
    6.  #查询
    7. zrangebyscore 键 序号1 序号2
    8.  #范围查询
    9.  
    10. zrem 键 值1 值2 ...
    11.  #删除值
    12.  
    13. zremrangebyscore 键 序号1 序号2
    14.  #删除范围值

    6. 通用： 

    1.  
    2. type 键                 查看键的数据类型
    3. keys 键 * ?             查询键，支持通配符 * ?
    4. exists 键               判断键是否存在
    5. expire 键 过期秒数      为已存在的键设置过期时间
    6. ttl 键                  查看键的生命周期时间，-1表示永不过期，-2表示已过期
    7. rename 旧键 新键        重命名键名，会覆盖已存在的键的值
    8. renamenx 旧键 新键      重命名键名，如果新键已存在则不执行重命名操作
    9. dbsize                  统计当前库的键的数量
    10. select 库ID             切换库，默认库ID为 0~15
    11. move 键 库ID            移动键到指定的库
    12. flushdb                 清空当前库（慎用）
    13. flushall                清空所有库（慎用）
    14. config set requirepass 密码     设置/修改redis密码
    15. config get requirepass          查询redis密码
    16. auth 密码                       在redis中验证密码

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