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title: “redis基础与进阶”
date: 2022-03-28T02:47:49-07:00
draft: true
categories: [“数据库”,]

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[TOC]

在Web应用发展的初期，那时关系型数据库受到了较为广泛的关注和应用，原因是因为那时候Web站点基本**问和并发不高、交互也较少。而在后来，随着访问量的提升，使用关系型数据库的Web站点多多少少都开始在性能上出现了一些瓶颈，而瓶颈的源头一般是在磁盘的I/O上。而随着互联网技术的进一步发展，各种类型的应用层出不穷，这导致在当今云计算、大数据盛行的时代，对性能有了更多的需求，主要体现在以下几个方面：

1. 低延迟的读写速度：应用快速地反应能极大地提升用户的满意度
2. 支撑海量的数据和流量：对于搜索这样大型应用而言，需要利用PB级别的数据和能应对百万级的流量
3. 大规模集群的管理：系统管理员希望分布式应用能更简单的部署和管理

为了克服这一问题，NoSQL应运而生，它同时具备了高性能、可扩展性强、高可用等优点，受到广泛开发人员和仓库管理人员的青睐。

关系型数据库（RMDBS）与非关系型数据库（NoSQL）的对比：

数据库中表与表的数据之间存在某种关联的内在关系，因为这种关系，所以我们称这种数据库为关系型数据库。典型：Mysql/MariaDB、postgreSQL、Oracle、SQLServer、DB2、Access、SQLlite3。特点：

1. 全部使用SQL（结构化查询语言）进行数据库操作。
2. 都存在主外键关系，表，等等关系特征。
3. 大部分都支持各种关系型的数据库的特性：事务、存储过程、触发器、视图、临时表、模式、函数

NOSQL：not only sql，泛指非关系型数据库。泛指那些不使用SQL语句进行数据操作的数据库，所有数据库中只要不使用SQL语句的都是非关系型数据库。典型：Redis、MongoDB、hbase、 Hadoop、elasticsearch、图数据库(Neo4j、GraphDB、SequoiaDB)

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Redis（Remote Dictionary Server ，远程字典服务） 是一个使用ANSI C编写的开源、支持网络、基于内存、可选持久性的键值对存储数据库，是NoSQL数据库。

redis特性：

• 速度快
• 持久化
• 多种数据结构
• 支持多种编程语言
• 主从复制
• 高可用、分布式

Redis提供的数据类型主要分为5种自有类型和一种自定义类型，这5种自有类型包括：String类型、哈希类型、列表类型、集合类型和顺序集合类型。

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Redis 的应用场景包括：

缓存系统（“热点”数据：高频读、低频写）：缓存用户信息，优惠券过期时间，验证码过期时间、session、token等

计数器：帖子的浏览数，视频播放次数，评论次数、点赞次数等

消息队列，秒杀系统

社交网络：粉丝、共同好友（可能认识的人），兴趣爱好（推荐商品）

排行榜（有序集合）

发布订阅：粉丝关注、消息通知

redis的官方只提供了linux版本的redis，window系统的redis是微软团队根据官方的linux版本高仿的。

官方原版: https://redis.io/

中文官网:http://www.redis.cn

下载地址：https://github.com/tporadowski/redis/releases

使用以下命令启动redis服务端

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关闭上面这个cmd窗口就关闭redis服务器服务了。

redis作为windows服务启动方式

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ubuntu下安装：

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redis 安装成功以后,window下的配置文件保存在软件 安装目录下,如果是mac或者linux,则默认安装/etc/redis/redis.conf

绑定ip：访问白名单，如果需要远程访问，可将此注释，或绑定1个真实ip

端⼝，默认为6379

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是否以守护进程运行

• 如果以守护进程运行，则不会在命令阻塞，类似于服务
• 如果以守护进程运行，则当前终端被阻塞
• 设置为yes表示守护进程，设置为no表示⾮守护进程
• 推荐设置为yes

RDB持久化的备份策略（RDB备份是默认开启的）

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RDB持久化的备份文件

RDB持久化数据库数据文件的所在目录

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日志文件所载目录

进程ID文件

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数据库，默认有16个，数据名是不能自定义的，只能是0-15之间，当然这个15是数据库数量-1

redis的登录密码，生产阶段打开，开发阶段避免麻烦，一般都是注释的。redis在6.0版本以后新增了ACL访问控制机制，新增了用户管理，这个版本以后才有账号和密码，再次之前只有没有密码没有账号

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注意：开启了以后，redis-cli终端下使用 来认证登录。

AOF持久化的开启配置项(默认值是no，关闭状态)

AOF持久化的备份文件（AOF的备份数据文件与RDB的备份数据文件保存在同一个目录下，由dir配置项指定）

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AOF持久化备份策略[时间]

哨兵集群：一主二从三哨兵(3台服务器)

redis是一款基于CS架构的数据库，所以redis有客户端redis-cli，也有服务端redis-server。

其中，客户端可以使用go、java、python等编程语言，也可以终端下使用命令行工具管理redis数据库，甚至可以安装一些别人开发的界面工具，例如：RDM。

redis-cli客户端连接服务器：

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• SET/SETEX/MSET/MSETNX
• GET/MGET
• GETSET
• INCR/DECR
• DEL

1. 设置键值

set 设置的数据没有额外操作时，是不会过期的。

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设置键为值为的数据

注意：redis中的所有数据操作，如果设置的键不存在则为添加，如果设置的键已经存在则修改。

设置一个键，当键不存在时才能设置成功，用于一个变量只能被设置一次的情况。

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一般用于给数据加锁(分布式锁)

2. 设置键值的过期时间

redis中可以对一切的数据进行设置有效期。以秒为单位

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设置键为值为过期时间为10秒的数据

3. 关于设置保存数据的有效期

setex 添加保存数据到redis，同时设置有效期，格式：

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4. 设置多个键值

例3：设置键为值为、键为值为、键为值为

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5. 字符串拼接值

常见于大文件上传

向键为中拼接值

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6. 根据键获取值

根据键获取值，如果不存在此键则返回

获取键的值

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根据多个键获取多个值

获取键的值

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getset：设置key的新值，返回旧值

7. 自增自减

web开发中的电商抢购、秒杀。游戏里面的投票、攻击计数。系统中计算当前在线人数、

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8. 获取字符串的长度

9. 比特流操作

————————

mykey 00000011

1字节=8比特 1kb = 1024字节 1mb = 1024kb 1gb = 1024mb

1个int8就是一个字节，一个中文：3个字节

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案例1：

我们知道 'a' 的ASCII码是 97。转换为二进制是：0。offset的学名叫做“偏移” 。二进制中的每一位就是offset值啦，比如在这里 offset 0 等于 ‘0’ ，offset 1等于 '1' ,offset 2 等于 '1',offset 6 等于 '0' ，没错，offset是从左往右计数的，也就是从高位往低位。

我们通过SETBIT 命令将 andy中的 'a' 变成 'b' 应该怎么变呢？

也就是将 0 变成 0 （b的ASCII码是98），这个很简单啦，也就是将'a'中的offset 6从0变成1，将offset 7 从1变成0 。

案例2：签到系统

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redis中所有的数据都是通过key（键）来进行操作，这里我们学习一下关于任何数据类型都通用的命令。

（1）查找键

参数支持简单的正则表达式

查看所有键

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例子：

（2）判断键是否存在

如果存在返回，不存在返回

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判断键是否存在

（3）查看键的的值的数据类型

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查看键的值类型

（4）删除键以及键对应的值

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（5）查看键的有效期

（6）设置key的有效期

给已有的数据重新设置有效期，redis中所有的数据都可以通过expire来设置它的有效期。有效期到了，数据就被删除。

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（7）清空所有key

慎用，一旦执行，则redis所有数据库0~15的全部key都会被清除

（8）key重命名

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把name重命名为username

select切换数据库

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操作效果：

队列，列表的子成员类型为string

lpush key value

rpush key value

linsert key after|before 指定元素 value

lindex key index

lrange key start stop

lset key index value

lrem key count value

（1）添加子成员

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从键为的列表左侧添加一个或多个数据

从键为brother的列表右侧添加一个或多个数据，

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从key=brother的xiaohong的列表位置左侧添加一个数据，

从key=brother，key=xiaohong的列表位置右侧添加一个数据，

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注意：当列表如果存在多个成员值一致的情况下，默认只识别第一个。

（2）基于索引获取列表成员

根据指定的索引(下标)获取成员的值，负数下标从右边-1开始，逐个递减

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获取brother下标为2以及-2的成员

（3）获取列表的切片

闭区间[包括stop]

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操作：

（4）获取列表的长度

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获取brother列表的成员个数

（5）按索引设置值

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修改键为的列表中下标为的元素值为

（6）删除指定成员

移除并获取列表的第一个成员或最后一个成员

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获取并移除brother中的第一个成员

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hset key field value

hget key field

hgetall info

hmget key field1 field2 ...

hincrby key field number

专门用于结构化的数据信息。对应的就是map/结构体

结构：

（1）设置指定键的属性/域

设置指定键的单个属性

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设置键 的属性为

（2）获取指定键的域/属性的值

获取指定键所有的域/属性

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获取键user的所有域/属性

获取指定键的单个域/属性的值

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获取键属性的值

获取指定键的多个域/属性的值

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获取键属性、的值

获取指定键的所有值

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获取指定键的所有域值对

（3）获取hash的所有域值对

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（4）删除指定键的域/属性

删除键的属性，当键中的hash数据没有任何属性，则当前键会被redis删除

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（5）判断指定属性/域是否存在于当前键对应的hash中

判断user:2中是否存在age属性

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（6）属性值自增自减

给user:2的age属性在原值基础上+/-10，然后在age现有值的基础上-2

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无序集合，重点就是去重和无序。

（1）添加元素

向键的集合中添加元素、、

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（2）获取集合的所有的成员

获取键的集合中所有元素

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（3）获取集合的长度

获取s2集合的长度

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（4）随机抽取一个或多个元素

抽取出来的成员被删除掉

随机获取s2集合的成员

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（5）删除指定元素

删除键的集合中元素

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（6）交集、差集和并集

推荐、（协同过滤，基于用户、基于物品）

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有序集合（score/value），去重并且根据score权重值来进行排序的。score从小到大排列。

（1）添加成员

设置榜单achievements，设置成绩和用户名作为achievements的成员

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（2）获取score在指定区间的所有成员

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（3）获取集合长度

获取users的长度

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（4）获取指定成员的权重值

获取users中xiaoming的成绩

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（5）获取指定成员在集合中的排名

排名从0开始计算

获取achievements中xiaohei的分数排名，从大到小

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（6）获取score在指定区间的所有成员数量

获取achievements从0~60分之间的人数[闭区间]

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（7）给指定成员增加增加权重值

给achievements中xiaobai增加10分

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（8）删除成员

从achievements中删除xiaoming的数据

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（9）删除指定数量的成员

例子：

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（1）连接redis

通常情况下, 当我们需要做redis操作时, 会创建一个连接, 并基于这个连接进行redis操作, 操作完成后, 释放连接,一般情况下, 这是没问题的, 但当并发量比较高的时候, 频繁的连接创建和释放对性能会有较高的影响。于是, 连接池就发挥作用了。连接池的原理是, 通过预先创建多个连接, 当进行redis操作时, 直接获取已经创建的连接进行操作, 而且操作完成后, 不会释放, 用于后续的其他redis操作。这样就达到了避免频繁的redis连接创建和释放的目的, 从而提高性能。

（2）数据类型操作

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第1个是最基础也是最常?的就是KV功能，我们可以用Redis来缓存用户信息、会话信息、商品信息等等。下面这段代码就是通过缓存读取逻辑。

什么是分布式锁

❝

分布式锁其实就是，控制分布式系统不同进程共同访问共享资源的一种锁的实现。如果不同的系统或同一个系统的不同主机之间共享了某个临界资源，往往需要互斥来防止彼此干扰，以保证一致性。

❞

提到Redis的分布式锁，很多小伙伴马上就会想到+ 命令。即先用来抢锁，如果抢到之后，再用给锁设置一个过期时间，防止锁忘记了释放。

❝

SETNX 是SET IF NOT EXISTS的简写.日常命令格式是SETNX key value，如果 key不存在，则SETNX成功返回1，如果这个key已经存在了，则返回0。

❞

假设某电商网站的某商品做秒杀活动，key可以设置为key_resource_id,value设置任意值，伪代码如下：

方案1

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但是这个方案中，和两个命令分开了，「不是原子操作」。如果执行完加锁，正要执行设置过期时间时，进程crash或者要重启维护了，那么这个锁就“长生不老”了，「别的线程永远获取不到锁啦」。

方案2：SETNX + value值是(系统时间+过期时间)

为了解决方案一，「发生异常锁得不到释放的场景」，可以把过期时间放到的value值里面。如果加锁失败，再拿出value值校验一下即可。加锁代码如下：

方案3

实际上，我们还可以使用Py的redis模块中的set函数来保证原子性（包含setnx和expire两条指令）代码如下：

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延时队列可以通过Redis的zset(有序列表)来实现。我们将消息序列化为一个字符串作为zset的值。这个消息的到期时间处理时间作为score，然后用多个线程轮询zset获取到期的任务进行处理，多线程时为了保障可用性，万一挂了一个线程还有其他线程可以继续处理。因为有多个线程，所有需要考虑并发争抢任务，确保任务不能被多次执行。

redis的zrem方法是对多线程争抢任务的关键，它的返回值决定了当前实例有没有抢到任务，因为loop方法可能会被多个线程、多个进程调用， 同一个任务可能会被多个进程线程抢到，通过zrem来决定唯一的属主。同时，一定要对handle_msg进行异常捕获， 避免因为个别任务处理问题导致的循环异常退出。

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利用 Redis 也能实现订单30分钟自动取消。

用户下单之后，在规定时间内如果不完成付款，订单自动取消，并且释放库存使用技术：Redis键空间通知（过期回调）用户下单之后将订单id作为key，任意值作为值存入redis中，给这条数据设置过期时间，也就是订单超时的时间启用键空间通知

开启过期key监听

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