redis

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Redis 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、分布式、可选持久性的键值对(Key-Value)存储数据库，并提供多种语言的 API。Redis 通常被称为数据结构服务器。

基本概念

  1. 介绍
    Redis 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、分布式、可选持久性的键值对(Key-Value)存储数据库，并提供多种语言的 API。Redis 通常被称为数据结构服务器。
  2. 特点
    1. Redis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。
    2. Redis不仅仅支持简单的key-value类型的数据，同时还提供string/list/set/zset/hash等数据结构的存储。
    3. Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。
  3. 优势
    1. 性能极高 – Redis能读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s
    2. 丰富的数据类型 – Redis支持二进制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 数据类型操作。
    3. 原子 – Redis的所有操作都是原子性的，意思就是要么成功执行要么失败完全不执行。单个操作是原子性的。多个操作也支持事务，即原子性，通过MULTI和EXEC指令包起来。
    4. 丰富的特性 – Redis还支持 publish/subscribe, 通知, key 过期等等特性。
  4. redis 的 key 只能是字符串
  5. redis 的 value 可以是如下
    1. String: 字符串
    2. List: 列表
    3. Set: 集合
    4. zset: 有序集合
    5. Hash: 散列

安装和启动

  1. 源码安装 
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    wget http://download.redis.io/releases/redis-5.0.14.tar.gz
    tar xzf redis-5.0.14.tar.gz
    cd redis-5.0.14
    make
    执行完 make 命令后，redis-5.0.14 的 src 目录下会出现编译后的 redis 服务程序 
    redis-server，还有用于测试的客户端程序 redis-cli
  2. 启动 
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    cd src
    ./redis-server ../redis.conf
    cd src
    ./redis-cli

配置

  1. 使用 * 号获取所有配置项 
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    redis 127.0.0.1:6379> CONFIG GET *
  2. 使用 CONFIG SET 修改配置 
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    redis 127.0.0.1:6379> CONFIG SET CONFIG_SETTING_NAME NEW_CONFIG_VALUE
  3. 主要配置 
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    databases  # 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
    timeout # 当客户端闲置多长秒后关闭连接，如果指定为 0 ，表示关闭该功能
    bind 127.0.0.1  # 绑定的主机地址
    port 6379  # 指定 Redis 监听端口，默认端口为 6379
    slaveof <masterip> <masterport>  # 当本机为 slave，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 
    requirepass foobared  # 设置 Redis 连接密码，如果配置了连接密码
    maxclients 128  # 设置同一时间最大客户端连接数，默认无限制
    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

基本命令

  1. 登陆 
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    /data/service/redis5/bin/redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6378 -a 【密码】
    redis-cli -h IP地址 -p 端口 -a 密码
    --raw  # 防止中文乱码，加上
  2. 验证密码是否正确/查看服务是否运行 
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    AUTH 【密码】  # 返回OK        
    PING  # 返回PONG
  3. 切换到指定的数据库（默认总16个数据库，当前0） 
    1
    select 【index】
  4. 查看redis信息 
    1
    info 【server】/【memory】
  5. 查看所有的key列表 
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    keys *  # *是通配符，可以是其他前后缀匹配
  6. 统计当前db下key数量 
    1
    DBSIZE
  7. 查看key类型 
    1
    type 【key】
  8. 判断key是否存在 
    1
    exists 【key】
  9. 修改key名称 
    1
    rename 【key】 【newkey】
  10. 查看key过期时间
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    ttl 【key】  # 以秒返回
    pttl 【key】  # 以毫秒返回
    (integer) -1  # 无过期时间返回
    (integer) -2  # KEY不存在返回
  11. 设置/清除key过期时间
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    expire 【key】 3  # 设置3秒过期
    pexpire 【key】 3  # 设置3毫秒过期
    persist 【key】  # 移除 key 的过期时间，key 将持久保持。
  12. 设置和删除
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    set 【key】 【value】
    del 【key】
  13. 删除当前db/所有db的所有key
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    flushdb
    flushall
  14. 批量删除key
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    ./redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 -a【密码】keys a_* | xargs ./redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 -a【密码】 del
    <!-- redis是单线程，如果redis包含了大量的键，执行keys命令可能会造成redis阻塞，所以一般建议不要在生产环境下使用keys，使用scan命令渐进式的遍历所有键，可以有效防止阻塞。 -->
    ./redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 -a【密码】--scan --pattern 'a_*' | xargs ./redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 -a【密码】del

数据类型

  1. string
    string 是 redis 最基本的类型，一个 key 对应一个 value。 
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    set 【key】【value】  # 设置
    get 【key】  # 获取字符串
    strlen 【key】  # 获取字符串长度
    del 【key】  # 删除
    string 类型的值最大能存储 512MB
  2. hash
    hash 是一个 string 类型的 field 和 value 的映射表， 
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    hset【key】 A 'a' B 'b'  # 设置
    hget 【key】A / hget 【key】B  # 获取单个
    hgetall 【key】  # 获取所有键值对，其中奇数为filed值,偶数为对应的value值
    hlen 【key】  # 获取hash键值对数量
    hkeys 【key】  # 获取所有key
    hvals 【key】  # 获取所有val
    del 【key】  # 删除
    hdel 【key】【field】  # 删除hash中某个字段及其值
    每个 hash 可以存储 2^32 -1 键值对（40多亿）
  3. list
    list 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）。 
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    rpush 【key】 a  # 右插入
    lpush 【key】 b  # 左插入
    lset 【key】 【index】 "del"  # 替换列表第index的原始
    lindex 【key】【index】  # 查看列表指定index的元素
    lrange 【key】 0 1  # 查看列表所有元素
    llen 【key】  # 查看列表元素个数
    del 【key】  # 删除列表
    lrem 【key】0 "value" //从key中删除全部等值value的元素 0为全部，负值为从尾部开始
    列表最多可存储 2^32 - 1 元素 (4294967295, 每个列表可存储40多亿)
  4. set
    Set 是 string 类型的无序集合。 
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    sadd 【key】  # 插入集合元素
    scard 【key】  # 集合元素个数
    smembers 【key】  # 查看集合元素
    del 【key】  # 删除集合
    srem 【key】【元素1】 【元素2】 # 删除集合一个或多个成员元素，不存在的成员元素会被忽略
    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
    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 
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    zadd 【key】【score1】 【元素1】 【score2】 【元素2】  # 插入或更新集合元素分值
    zcard 【key】  # 集合元素个数
    zcount 【key】【min】【max】  # 计算有序集合中元素个数

    ZRANGE key start stop  # 通过索引区间返回有序集合指定区间内的成员
    zrange 【key】 0 -1  # 查看所有原素
    ZRANGEBYLEX 【key】【min】【max】  # 通过字典区间返回有序集合的成员 
    ZRANGEBYSCORE 【key】【min】【max】  # 通过分数返回有序集合指定区间内的成员

    ZSCORE 【key】 【member】  # 返回有序集中，成员的分数值
    del 【key】  # 删除集合
    ZREM【key】【member】 [member ...]  # 移除有序集合中的一个或多个成员
    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)

内存碎片

基本参数名

  1. mem_fragmentation_ratio = used_memory_rss/ used_memory
    内存碎片率
  2. used_memory_rss
    操作系统实际分配给Redis的物理内存空间
  3. used_memory
    Redis为了保存数据实际申请使用的空间
  4. 如何清理内存碎片
    1. 重启Redis实例
      1. 如果Redis中的数据没有持久化，那么，数据就会丢失；
      2. 即使Redis数据持久化了，我们还需要通过AOF或RDB进行恢复，恢复时长取决于AOF或RDB的大小，如果只有一个Redis实例，恢复阶段无法提供服务。
    2. 从4.0-RC3版本以后，Redis自身提供了一种内存碎片自动清理的方法
      1. Redis需要启用自动内存碎片清理
        config set activedefrag yes
      2. 具体什么时候清理，会受到下面这两个参数的控制
        1. active-defrag-ignore-bytes 100mb
          表示内存碎片的字节数达到100MB时，开始清理；
        2. active-defrag-threshold-lower 10
          表示内存碎片空间占操作系统分配给Redis的总空间比例达到10%时，开始清理。
      3. 为了尽可能减少碎片清理对Redis正常请求处理的影响，自动内存碎片清理功能在执行时，还会监控清理操作占用的CPU时间，而且还设置了两个参数，分别用于控制清理操作占用的CPU时间比例的上、下限，既保证清理工作能正常进行，又避免了降低Redis性能。这两个参数具体如下：
        1. active-defrag-cycle-min 25
          表示自动清理过程所用CPU时间的比例不低于25%，保证清理能正常开展；
        2. active-defrag-cycle-max 75
          示自动清理过程所用CPU时间的比例不高于75%，一旦超过，就停止清理，从而避免在清理时，大量的内存拷贝阻塞Redis，导致响应延迟升高。

面试

  1. 什么是Redis？
    1. Redis 是一种基于内存的数据库，因此读写非常快，常用作缓存、消息队列、分布式锁等场景。
    2. Redis 提供多种数据类型：String(字符串)、Hash(哈希)、List(列表)、Set(集合)、Zset(有序集合)、Bitmaps(位图)、HyperLogLog(基数统计)、GEO(地理信息)、Stream(流)。并且对数据类型的操作都是原子性的，因为执行命令是单线程负责，不存在并发竞争问题。
    3. Redis 还支持事务、持久化、Lua脚本、多种集群方案（主从复制、哨兵模式、切片机群模式）、发布/订阅模式、内存淘汰机制、过期删除机制等。
  2. Redis 和 Memcached 有什么区别？
    1. 相同点
      1. 都是基于内存的数据库，一般都用来当做缓存使用。
      2. 都有过期策略。
      3. 两者的性能都非常高。
    2. 不同点
      1. Redis 支持的数据类型更丰富（String、Hash、List、Set、ZSet），而 Memcached 只支持最简单的 key-value 数据类型；
      2. Redis 支持数据的持久化，可以将内存中的数据保持在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用，而 Memcached 没有持久化功能，数据全部存在内存之中，Memcached 重启或者挂掉后，数据就没了；
      3. Redis 原生支持集群模式，Memcached 没有原生的集群模式，需要依靠客户端来实现往集群中分片写入数据。
      4. Redis 支持发布订阅模型、Lua 脚本、事务等功能，而 Memcached 不支持；
  3. 为什么用 Redis 作为 MySQL 的缓存？
    1. 主要是因为 Redis 具备「高性能」和「高并发」两种特性。
    2. 高性能：访问 MySQL 数据是从硬盘读取，比较慢。而数据缓存在redis中，就是直接读取内存，速度非常快。
    3. 高并发：单台设备的redis的qps是mysql的10倍，能轻松突破10w，而mysql单机很难突破1w。
  4. Redis 数据类型以及使用场景分别是什么？
    1. Redis 提供了丰富的数据类型，常见的有五种数据类型：String（字符串），Hash（哈希），List（列表），Set（集合）、Zset（有序集合）。 redis常用5种数据结构
    2. 应用场景
      1. String 类型的应用场景：缓存对象、常规计数、分布式锁、共享 session 信息等。
      2. List 类型的应用场景：消息队列（但是有两个问题：1. 生产者需要自行实现全局唯一 ID；2. 不能以消费组形式消费数据）等。
      3. Hash 类型：缓存对象、购物车等。
      4. Set 类型：聚合计算（并集、交集、差集）场景，比如点赞、共同关注、抽奖活动等。
      5. Zset 类型：排序场景，比如排行榜、电话和姓名排序等。
  5. 五种常见的 Redis 数据类型是怎么实现？

Reference

官网
Redis 在线测试
Redis 命令参考
Redis 教程

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