【分布式架构之旅 理论篇】Redis入门

时间  2019-12-09
标签 分布式架构之旅 理论篇 redis 入门 栏目 Redis 繁體版
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###前言redis

昨天和室友去包夜，玩了一夜的LOL，跪了一整夜，可是很开心。从S1末开始玩LOL的我，到如今仍是青铜，真是菜的抠脚。最近负能力满满的，惟有睡觉和学习才可解忧愁。今天也看了慕课网上面的《Redis入门》，来记一下学习笔记。(写这篇文章开头的时候应该是一个星期以前)算法

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###NoSQL概述shell

  • NoSQL就是Not Only SQL的意思，是非关系型数据库。数据库

  • 为何须要NoSQL?vim

    • High performance - 高并发读写数组

    • Huge Storage - 海量数据的高效率存储和访问缓存

    • High Scalability & High Availability - 高可扩展性和高可用性安全

  • NoSQL数据库的四大分类bash

    • 键值(Key - Value)存储：优势是快速查询，缺点存储的数据缺乏结构化。服务器

    • 列存储：优势是查询比较快，扩展性比较强，缺点是功能相对局限。

    • 文档数据库：对应的产品就是MongoDB。对数据结构要求不是特别严格，查询性能不能特别高，缺乏统一查询的语法。

    • 图形数据库：优势是利用图结构相关的算法，缺点是须要对整个图进行结算才能得出结果，不能做为分布式的解决方案。

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  • 如今来讲说NoSQL的特色，美滋滋。
    • 易扩展
    • 灵活的数据模型
    • 高可用
    • 大数据量，高性能

###Redis的概述

  • 高性能键值对数据库，支持的键值数据类型：

    • 字符串类型 - String

    • 列表类型 - Set

    • 有序集合类型 - Sorted Set

    • 散列类型 - Hash

    • 集合类型 - List

  • Redis的应用场景

    • 缓存

    • 任务队列

    • 网站访问统计

    • 应用排行榜

    • 分布式集群架构中的session分离

###Redis在Linux上的使用 能够看我这篇文章【Linux学习】 Redis经常使用的一些指令

###Jedis的入门

  • 咱们要在Java平台上使用redis，确定须要Jedis这个客户端。首先在pom文件中引入Jedis的依赖
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/redis.clients/jedis -->
		<dependency>
			<groupId>redis.clients</groupId>
			<artifactId>jedis</artifactId>
			<version>2.9.0</version>
		</dependency>
复制代码
  • 普通方式建立Jedis对象。
public void methodOne() {
        Jedis jedis = new Jedis("100.64.84.47", 6379);
        jedis.set("name", "cmazxiaoma");
        String value = jedis.get("name");
        System.out.println(value);
        jedis.close();
    }
复制代码
  • 经过线程安全的链接池来建立Jedis对象。
public void methodTwo() {
        //得到链接池的配置对象
        JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
        //设置最大链接数
        config.setMaxTotal(30);
        //设置最大空闲链接数
        config.setMaxIdle(10);
        //得到链接池
        JedisPool jedisPool = new JedisPool(config, "100.64.84.47", 6379);

        Jedis jedis = null;

        try {
            jedis = jedisPool.getResource();
            String value = jedis.get("name");
            System.out.println(value);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (jedis != null) {
                jedis.close();
            }

            jedisPool.close();
        }
    }
}
复制代码
  • 编写测试类。
public class JedisDemo1Test {
    private JedisDemo1 demo;

    @Before
    public void setUp() {
        demo = new JedisDemo1();
    }

    @Test
    public void methodOne() throws Exception {
        demo.methodOne();
    }

    @Test
    public void methodTwo() throws Exception {
        demo.methodTwo();
    }

}
复制代码

  • 运行Test Case，测试成功。

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  • 咱们在Xshell软件，输入get name指令，也能够看到输出cmazxiaoma。

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###Redis的数据结构

####String

  • Key定义的注意点:

    • 不要过长。
    • 不要太短。
    • 统一的命名规范。

  • 存储String：

    • 二进制安全的，存入和获取的数据相同。
    • Value最多能够容纳的数据长度是512M。

  • 存储String经常使用的命令：

    • 赋值

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    • 取值

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    • 删除

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    • 数值增减

若是属性不存在的话，那么integer类型默认为0。

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若是name属性的值不能转换成integer类型，那么会抛出ERR is not an integer or out of range异常。

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decr指令也是同样的。

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  • 扩展命令 incrby、decrby也是同样的，很简单。
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append指令能够拼接字符串。

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若是append key cmazxiaoma。这个key不存在的话，首先会建立这个key，而后存入cmazxiaoma内容，接着输出cmazxiaoma。

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####Hash

  • 赋值，可使用hset myhash key value单一赋值、hmset myhash key value key value屡次赋值。

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  • 取值，能够用hget myhash key单一取值、hmget myhash key key 多个取值、hgetall取出全部key所对应的值。

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  • 删除 ,能够用hdel myhash key删除单一的key。

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hdel myhash key key删除多个的key。

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del myhash删除myhash中全部的key。

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  • 数值增减，hincrby myhash key 100

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  • 使用hexists myhash key 判断key是否在myhash中存在，存在返回1，不存在返回0。

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  • hlen myhash获取myhash中存在key的数量。

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  • hkeys myhash获取myhash中全部的key。

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  • hvals myhash获取myhash中全部的values。

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####List

  • 存储list:

    • ArrayList使用数组方式
    • LinkedList使用双向链表方式

  • 两端添加

    • 使用lpush a b c 命令在左端添加，那么c确定是在最左端。
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    • 使用rpush a b c命令在右端添加，那么c确定是在最右端。
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  • 两端弹出

    • 使用lpop mylist弹出mylist中头部元素、rpop mylist2弹出mylist2尾部中的元素。它们都是3。
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    • 咱们接着来查看mylist、mylist2。
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  • 查看列表

    • 使用lrange mylist 0 5来查看mylist列表，mylist插入的方式从头结点开始添加的，那么输出确定是321abc。
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    • 使用lrange mylist2 0 5查看mylist2列表，mylist2插入的方式是从最右端添加的，那么输出确定是abc123
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  • 获取列表元素的个数

    • 使用llen mylist命令
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  • 扩展命令

    • 使用lpushx mylist x，使插入的元素在头部位置。

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    • 使用rpushx mylist x，使插入的元素在尾部位置。

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    • 使用lrem mylist count element，count表明是删除的次数，element表明是须要删除的元素。若是count > 0 表明删除的方式从头至尾，删除count个element，count < 0表明删除的方式从尾到头，删除count个element。若是count = 0，删除mylist中全部和element相同的元素。

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    • lrem mylist 2 test1

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    • lrem mylist -2 test1

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    • lrem mylist 0 cmazxiaoma

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    • 在某一个下标位置插入元素。lset mylist index element

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    • 在目标元素以前插入指定的元素。linsert mylist before helloworl before_helloworld

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    • 在目标元素以后插入指定的元素。linsert mylist helloworld after after_helloworld

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    • 弹出mylist中最后一个元素，并插入到mylist中的头部。rpoplpush mylist mylist

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    • rpoplpush使用场景

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####Set 和List类型不一样的是，Set集合中不容许出现重复的元素。

  • 添加/删除元素

    • 添加 sadd myset a b c，若是咱们重复添加相同的元素，确定是不成功的。好比sadd myset a。
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    • 删除 srem myset a，删除myset中的a元素。
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    • 查看myset中的元素。smembers myset
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    • 查看指定元素是不是myset中的成员。sismember myset a，返回0表明不存在，返回1表明存在。
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  • 得到集合中的元素, smembers myset

  • 集合中的差集运算，sdiff myset2 myset。myset2中元素有b,c,d。myset中元素有b,c。它们之间的差集运算结果应该为d。

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    • 集合中的交集运算，sinter myset2 myset，应该输出cb。

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    • 集合中的并集运算，sunion myset2 myset，应该输出cbd。

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  • 扩展命令

    • scard myset 查看myset有多少个元素。

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    • srandmember myset 随机返回myset中的一个元素。

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    • sdiffstore new_myset myset2 myset 把myset和myset2差集元素的结果存储到new_myset中。(sinterstore, sunionstore也是同样的用法)

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  • Set使用场景

    • 跟踪一些惟一性的数据。
    • 用于维护数据对象之间的关联关系。

####SortedSet SortedSet中的成员在集合中的位置是有序的。

  • 添加元素 zadd mysort 70 cmazxiaoma 80 xiaoma 100 doudou

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  • 得到元素

    • zcard mysort 得到mysort中全部元素的个数

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    • 得到mysort中name为cmazxiaoma对应的成绩。zscore mysort cmazxiaoma

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  • 删除元素，zrem mysort cmazxiaoma deli doudou xiaoma

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  • 范围查询 zrange mysort 0 -1，输出的key是按成绩正序排列。

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    • 若是输出的数据项要带上成绩的话，指令应该是zrange mysort 0 -1 withscores

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    • 若是输出的数据项想按成绩逆序排序，那么就应该zrevrange mysort 0 -1 withscores

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    • 若是想按排名范围进行删除的话，那么应该zremrangebyrank mysort 0 2

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    • 若是想按成绩范围进行删除的话，那么应该zremrangebyscore mysort 0 10。顾名思义删除成绩在0-10以内的数据项。

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  • 扩展命令

    • 查看分数在0-10以内的学生信息，zrangebyscore mysort 0 10 withscores

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    • 查看分数在0-100以内且在第1行-第2行的学生信息。zrangebyscore mysort 0 100 withiscores limit 0 2

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    • 给cmazxiaoma的成绩加100分。zincrby mysort cmazxiaoma 100

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    • 查当作绩0-10之间的学生的个数。zcount mysort 0 10

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  • Sorted Set使用场景

    • 如大型在线游戏积分排行榜

    • 构建索引数据

###Redis中的通用命令

  • key * 获取全部redis中的key

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  • keys my* 获取全部redis中以my开头的key

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  • exists mylist 查看redis中是否存在mylist，0表明不存在，1表明存在。

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  • rename name new_name 给名字为name的数据结构重命名为new_name

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  • expire new_name 10 设置redis中new_name过时时间，经过ttl new_name看到其距离过时的时间。

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  • type mylist，能够查看mylist对应的数据结构类型。

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###Redis的事务

  • Redis相关的特性：

    • 多数据库

    • Redis事务

  • 一个Redis最多能够提供16个数据库，下标分别是0-15。客户端默认链接的是第0号数据。咱们能够经过select index来选择数据库。

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  • 咱们想把第0号的数据库中某些key移动到第1号数据库里面，那么咱们该怎么作呢。经过move cmazxiaoma_test_mayday_5 1就能够完成。

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  • 咱们能够经过multi、exec、discard来完成事务操做。事务执行期间，Redis不会为其余客户端提供任何服务，以保证事务中的全部命令原子执行。multi至关于开启事务，exec至关于提交，discard至关于回滚。

  • 首先咱们在第一个客户端进行以下操做。咱们在第一个客户端开启了事务，在事务中咱们incr num 2次，按理来讲，get num 应该等于4。

    redis第一个客户端.png

  • 咱们在第二个客户端输入get num，发现num仍是2。那么证实了咱们的结论：事务执行期间，Redis不会为其余客户端提供任何服务，以保证事务中的全部命令原子执行。

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  • 若是咱们在第一个客户端提交了事务。

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  • 接着咱们在第二个客户端get num，发现能够num的值获得了更新。

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  • 咱们能够演示一下回滚操做，首先set user cmazxiaoma，接着开启事务，在事务中set user xiaoma，而后进行回滚操做，发现 get user 依然是cmazxiaoma。

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###Redis的持久化 Redis的性能体如今它把数据都保存在内存当中。咱们把内存中的数据同步到硬盘当中的操做称之为持久化。

  • Redis持久化方式：

    • RDB方式，在指定的时间内，把内存中的数据快照写入到硬盘当中。

    • AOF方式，将以日志的形式记录服务器所处理的每个操做。当Redis服务器启动之初，它会读取该aof文件，会从新构建咱们的数据库。保证咱们启动以后，保证数据的完整性。

    • 无持久化，咱们能够经过配置禁止Redis服务器的持久化，咱们认为Redis就是缓存的一种机制了。

    • 同时使用。

  • RDB：

    • 默认状况下，每隔一段时间redis服务器程序会自动对数据库作一次遍历，把内存快照写在一个叫作"dump.rdb"的文件里，这个持久化机制叫作SNAPSHOT。有了SNAPSHOT后，若是服务器宕机，从新启动redis服务器时，redis会自动加载"dump.rdb",将数据库状态恢复上一次SNAPSHOT的状态。

    • Redis服务器初始化过程当中，设定了定时时间，每隔一段时间就会触发持久化操做，进入定时事件处理程序中，就会fork出子进程来进行持久化操做。

    • Redis服务器预设了save指令，客户端可要求服务器进程中断服务，执行持久化操做。

    • 咱们能够经过vim /etc/redis.conf打开配置文件，能够看到如下配置。

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    • 同时咱们还能够看到内存快照输出在file文件名。

      image.png

    优缺点：

    • 若是数据集很大，RDB相对于AOF启动效率很更高。

    • 若是想保证数据的高可用性，最大限度的避免数据的丢失，RDB将不是一个好的选择。由于系统在定时持久化操做以前，还没来得及在硬盘写入数据就发生宕机的话，就形成了数据的丢失。

    • RDB经过fork出子线程来完成数据持久化操做，若是当数据集很大的时候，可能会致使服务器中止几百ms，或者几s。

RDB.png

  • AOF(append only file):

  • 对于Redis服务器而言，其缺省的机制是RDB，若是须要使用AOF，则须要修改appendonly no改为appendonly yes。Redis在每一次收到数据修改的命令以后，都会将其追加到AOF文件中。在Redis下一次从新启动时，须要加载AOF文件中的信息来构建最新的数据到内存中。

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  • 能够记录服务器的全部写操做。在服务器从新启动时，会把全部的写操做从新执行一遍从而实现数据的备份。当写操做集过大(比原有的数据集还大)，Redis会重写写操做集。

  • 带来更好的数据安全性，有3种同步策略，每秒同步，每修改同步，不一样步。 每秒同步也是异步完成的，效率也很是高。缺点是一旦系统发生宕机的现象，那么这一秒中的修改的数据就会发生丢失。每修改同步，咱们能够视为同步持久化。每一次发生数据的变化，就会当即的记录在磁盘，这种效率很低，可是很安全。

  • 采用append追加的模式，就算系统发生宕机，也不会影响咱们日志文件中已经存在的内容。然而咱们本次操做中，只写入了一半数据就出现了系统崩溃的问题。在Redis下一次启动以前，咱们能够经过"redis-check-aof --fix <filename>"命令来修复坏损的AOF文件，解决数据一致性的问题。

  • 对于相同数量的数据集而言，AOF文件一般要大于RDB文件。

  • AOF在运行效率上每每会慢于RDB。

AOF.png

  • RDB和AOF的区别 前者是保存了数据自己，然后者是记录了数据的变动。

###尾言

这篇文章最后在网吧完成的，勿以善小而不为。

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