• Redis 非关系型数据库 配置与优化

    关系数据库与非关系型数据库

    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。


    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。

    关系型数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方式的首要影响因素。


    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。
     

    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。


    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。

    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）。


    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。


    Redis 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。

    Redis缺点

    缓存和数据库双写一致性问题

    缓存雪崩问题

    缓存击穿问题

    缓存的并发竞争问题

    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。

    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。


    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：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。

    Redis 部署

    1. #关闭防火墙 、安全机制
    2. systemctl stop firewalld
    3. setenforce 0
    4.  
    5.  
    6. #解压软件包
    7. tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt/ 
    8.  
    9. cd /opt/redis-5.0.7/
    10. make
    11. make PREFIX=/usr/local/redis install
    12.  
    13. #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。
    14.  
    15.  
    16. #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
    17.  
    18. cd /opt/redis-5.0.7/utils
    19. ./install_server.sh
    20. ......					#一直回车
    21. Please select the redis executable path [/usr/local/bin/redis-server] 
    22. #需要手动修改为 /usr/local/redis/bin/redis-server ，注意要一次性正确输入
    23.  
    24. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------
    25. Selected config:
    26. Port           : 6379								#默认侦听端口为6379
    27. Config file    : /etc/redis/6379.conf				#配置文件路径
    28. Log file       : /var/log/redis_6379.log			#日志文件路径
    29. Data dir       : /var/lib/redis/6379				#数据文件路径
    30. Executable     : /usr/local/redis/bin/redis-server	#可执行文件路径
    31. Cli Executable : /usr/local/bin/redis-cli			#客户端命令工具
    32. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------
    33.  
    34. #把redis的可执行程序文件放入路径环境变量的目录中便于系统识别
    35.  
    36. ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/
    37.  
    38. #当 install_server.sh 脚本运行完毕，Redis 服务就已经启动，默认监听端口为 6379
    39.  
    40. netstat -natp | grep redis
    41.  
    42.  
    43.  
    44. #修改配置 /etc/redis/6379.conf 参数
    45. vim /etc/redis/6379.conf
    46. bind 127.0.0.1 20.0.0.50    				#70行，添加 监听的主机地址
    47. port 6379									#93行，Redis默认的监听端口
    48. daemonize yes								#137行，启用守护进程
    49. pidfile /var/run/redis_6379.pid				#159行，指定 PID 文件
    50. loglevel notice								#167行，日志级别
    51. logfile /var/log/redis_6379.log				#172行，指定日志文件
    52.  
    53. #重启redis
    54. /etc/init.d/redis_6379 restart

    Redis服务控制

    1. #Redis 服务控制
    2.  
    3. /etc/init.d/redis_6379 stop				#停止
    4. /etc/init.d/redis_6379 start			#启动
    5. /etc/init.d/redis_6379 restart			#重启
    6. /etc/init.d/redis_6379 status			#状态

    Redis命令工具

    1. redis-server：用于启动 Redis 的工具
    2. redis-benchmark：用于检测 Redis 在本机的运行效率
    3. redis-check-aof：修复 AOF 持久化文件
    4. redis-check-rdb：修复 RDB 持久化文件
    5. redis-cli：Redis 命令行工具

    redis-benchmark 测试工具

    1. 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. 基本的测试语法：redis-benchmark [选项] [选项值]。
    3. -h ：指定服务器主机名。
    4. -p ：指定服务器端口。
    5. -s ：指定服务器 socket
    6. -c ：指定并发连接数。 
    7. -n ：指定请求数。
    8. -d ：以字节的形式指定 SET/GET 值的数据大小。
    9. -k ：1=keep alive 0=reconnect 。
    10. -r ：SET/GET/INCR 使用随机 key, SADD 使用随机值。
    11. -P ：通过管道传输请求。
    12. -q ：强制退出 redis。仅显示 query/sec 值。
    13. --csv ：以 CSV 格式输出。
    14. -l ：生成循环，永久执行测试。
    15. -t ：仅运行以逗号分隔的测试命令列表。
    16. -I ：Idle 模式。仅打开 N 个 idle 连接并等待。
    17.  
    18. #向 IP 地址为 20.0.0.50、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
    19. redis-benchmark -h 20.0.0.50 -p 6379 -c 100 -n 100000
    20.  
    21. #测试存取大小为 100 字节的数据包的性能
    22. redis-benchmark -h 20.0.0.50 -p 6379 -q -d 100
    23.  
    24. #测试本机上 Redis 服务在进行 set 与 lpush 操作时的性能
    25. redis-benchmark -t set,lpush -n 100000 -q

    redis-cli 命令行工具

    1. 语法：redis-cli -h host -p port -a password
    2.  
    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.  
    7. 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
    8.  
    9. #连接本机
    10. redis-cli -h 20.0.0.50 -p 6379

    Redis 数据库常用命令

            存放、获取数据
    1. set：存放数据，命令格式为 set key value
    2. get：获取数据，命令格式为 get key
    3.  
    4. 例
    5. 20.0.0.50:6379> set A1 1
    6. OK
    7. 20.0.0.50:6379> get A1
    8. "1"
            keys 命令
    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。
    2.  
    3. 20.0.0.50:6379> KEYS *				#查看当前数据库中所有键
    4.  
    5. 20.0.0.50:6379> KEYS v*				#查看当前数据库中以 v 开头的数据
    6.  
    7. 20.0.0.50:6379> 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
    8.  
    9. 20.0.0.50:6379> KEYS v??			#查看当前数据库中以 v 开头 v 开头后面包含任意两位的数据
            exists
    1. # exists 命令可以判断键值是否存在。
    2.  
    3. 20.0.0.50:6379> exists teacher		#判断 teacher 键是否存在
    4. (integer) 1							# 1 表示 teacher 键是存在
    5. 20.0.0.50:6379> exists tea
    6. (integer) 0							# 0 表示 tea 键不存在
            del
    1. # del 命令可以删除当前数据库的指定 key。
    2.  
    3. 20.0.0.50:6379> keys *
    4. 1) "counter:__rand_int__"
    5. 2) "myset:__rand_int__"
    6. 3) "mylist"
    7. 4) "A1"
    8. 5) "key:__rand_int__"
    9. 20.0.0.50:6379> del A1
    10. (integer) 1
    11. 20.0.0.50:6379> get A1
    12. (nil)
            type
    1. # type 命令可以获取 key 对应的 value 值类型。
    2.  
    3. 20.0.0.50:6379> type v3
    4. string
    5. 20.0.0.50:6379> type v2
    6. string
            rename
    1. # rename 命令是对已有 key 进行重命名。（覆盖）
    2.  
    3. 命令格式：rename 源key 目标key
    4.  
    5. 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。
    6.  
    7.  
    8. 20.0.0.50:6379> set vv1 10
    9. OK
    10. 20.0.0.50:6379> set vv2 66
    11. OK
    12. 20.0.0.50:6379> rename vv1 vv2
    13. OK
    14. 20.0.0.50:6379> get vv1
    15. (nil)
    16. 20.0.0.50:6379> get vv2
    17. "10"
           renamenx 
    1. # 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）
    2.  
    3. 命令格式：renamenx 源key 目标key
    4.  
    5. 20.0.0.50:6379> set teacher laowang
    6. OK
    7. 20.0.0.50:6379> set student xiaowang
    8. OK
    9. 20.0.0.50:6379> renamenx teacher student
    10. (integer) 0
    11. 20.0.0.50:6379> exists room
    12. (integer) 0
    13. 20.0.0.50:6379> renamenx teacher room
    14. (integer) 1
    15. 20.0.0.50:6379> get teacher
    16. (nil)
    17. 20.0.0.50:6379> get room
    18. "laowang"
             dbsize
    1. # dbsize 命令的作用是查看当前数据库中 key 的数目。
    2.  
    3. 20.0.0.50:6379> keys *
    4.  1) "room"
    5.  2) "mylist"
    6.  3) "x1"
    7.  4) "student"
    8.  5) "x3"
    9.  6) "myset:__rand_int__"
    10.  7) "counter:__rand_int__"
    11.  8) "v2"
    12.  9) "vv2"
    13. 10) "key:__rand_int__"
    14. 20.0.0.50:6379> dbsize
    15. (integer) 10
    16.
            设置并查看密码
    1. #使用config set requirepass yourpassword命令设置密码
    2. 20.0.0.50:6379> config set requirepass 123456
    3.  
    4. #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）
    5.  
    6. 20.0.0.50:6379> config set requirepass 123456
    7. OK
    8. 20.0.0.50:6379> config get requirepass
    9. (error) NOAUTH Authentication required.
    10. 20.0.0.50:6379> auth 123456
    11. OK
    12. 20.0.0.50:6379> config get requirepass
    13. 1) "requirepass"
    14. 2) "123456"

    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 来依次命名的。
    多数据库相互独立，互不干扰。

    多数据库间切换
    1. #多数据库间切换
    2. 命令格式：select 序号
    3. 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。
    4.  
    5. 20.0.0.50:6379> select 10        #切换至序号为 10 的数据库
    6. OK
    7. 20.0.0.50:6379[10]> select 1     #切换至序号为  1 的数据库
    8. OK
    9. 20.0.0.50:6379[1]> select 0      #切换至序号为  0 的数据库
    10. OK
    11. 20.0.0.50:6379>
    多数据库间移动数据
    1. #多数据库间移动数据
    2.  
    3. 格式：move 键值 序号
    4.  
    5. 20.0.0.50:6379> set move test_move 
    6. OK
    7. 20.0.0.50:6379> select 10            #切换至目标库
    8. OK
    9. 20.0.0.50:6379[10]> keys *            #查看库中的键
    10. (empty list or set)
    11. 20.0.0.50:6379[10]> select 0          #切换回创建键值的库
    12. OK
    13. 20.0.0.50:6379> move move 10          #执行移动数据
    14. (integer) 1
    15. 20.0.0.50:6379> get move              #查看当前库中移动的数据是否存在
    16. (nil)                    
    17. 20.0.0.50:6379> select 10
    18. OK
    19. 20.0.0.50:6379[10]> get move          #移动数据 成功
    20. "test_move"
    清除数据库内数据
    1. FLUSHDB ：清空当前数据库数据
    2.  
    3. FLUSHALL ：清空所有数据库的数据，慎用！

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