1、Redis介绍
1.1 什么是Redis
- Redis(Remote Dictionary Server)远程字典服务器，是用C语言开发的一个开源的高性能键值对( key-value )内存数据库。
- 它提供了五种数据类型来存储值:字符串类型、散列类型、列表类型、集合类型、有序集合类型
-
1.2 Redis发展历史
2008年，意大利的一家创业公司 Merzia 推出了一款基于 MySQL 的网站实时统计系统 LLOOGG ，然而没过多久该公司的创始人 ( antirez)便对MySQL的性能感到失望，于是他决定亲自为 LLOOGG 量身定做一个数据库，并于2009年开发完成，这个数据库就是Redis。
Redis2.6
Redis2.6在2012年正式发布，主要特性如下:
服务端支持Lua脚本、去掉虚拟内存相关功能、键的过期时间支持毫秒、从节点提供只读功能、两个新的位图命令:bitcount和bitop、重构了大量的核心代码、优化了大量的命令。
Redis2.8
Redis2.8在2013年11月22日正式发布，主要特性如下:
添加部分主从复制(增量复制)的功能、可以用bind命令绑定多个IP地址、Redis设置了明显的进程名、发布订阅添加了pubsub命令、Redis Sentinel生产可用
Redis3.0
Redis3.0在2015年4月1日正式发布，相比于Redis2.8主要特性如下:
Redis Cluster:Redis的官方分布式实现(Ruby)、全新的对象编码结果、lru算法大幅提升、部分命令的性能提升
Redis3.2
Redis3.2在2016年5月6日正式发布，相比于Redis3.0主要特征如下:
添加GEO相关功能、SDS在速度和节省空间上都做了优化、新的List编码类型:quicklist、从节点读取过期数据保证一致性、Lua脚本功能增强等
Redis4.0
Redis4.0在2017年7月发布，主要特性如下:
提供了模块系统，方便第三方开发者拓展Redis的功能、PSYNC2.0:优化了之前版本中，主从节点切换必然引起全量复制的问题、提供了新的缓存剔除算法:LFU(Last Frequently Used)，并对已有算法进行了优化、提供了RDB-AOF混合持久化格式等1.3 Redis应用场景
缓存使用，减轻DB压力
- DB使用，用于临时存储数据(字典表，购买记录)
- 解决分布式场景下Session分离问题(登录信息)
- 任务队列(秒杀、抢红包等等),乐观锁
- 应用排行榜 zset
- 签到 bitmap
- 分布式锁
- 冷热数据交换
2、Redis单机版安装和使用
2.1 Redis下载
官网地址:http://redis.io/
中文官网地址:http://www.redis.cn/
下载地址:http://download.redis.io/releases/
2.2 Redis安装环境
Redis 没有官方的 Windows 版本，所以在 Linux 系统上安装运行。
2.3 Redis安装
第一步:安装 C 语言需要的 GCC 环境
yum install -y gcc-c++yum install -y wget
第二步:下载并解压缩 Redis 源码压缩包
wget http://download.redis.io/releases/redis-5.0.5.tar.gz
tar -zxf redis-5.0.5.tar.gz
第三步:编译Redis源码，进入redis-5.0.5/src目录，执行编译命令
cd redis-5.0.5/src
make
第四步:安装 Redis ，需要通过 PREFIX 指定安装路径
mkdir /usr/redis -p
make install PREFIX=/usr/redis
2.4Redis启动
2.4.1 前端启动
启动命令: redis-server ，直接运行 bin/redis-server 将以前端模式启动
./redis-server关闭命令: ctrl+c
- 启动缺点:客户端窗口关闭则 redis-server 程序结束，不推荐使用此方法
2.4.2 后端启动(守护进程启动)
第一步:拷贝 redis-5.0.5/redis.conf 配置文件到 Redis 安装目录的 bin 目录
第二步:修改 redis.conf ```shell vim redis.confcp redis.conf /usr/redis/bin/
将daemonize由no改为yes
daemonize yes
默认绑定的是回环地址，默认不能被其他机器访问
bind 127.0.0.1
是否开启保护模式，由yes改为no
protected-mode no
第三步:启动服务
```shell
./redis-server redis.conf
后端启动的关闭方式
./redis-cli shutdown
2.4.3 命令说明
- redis-server :启动redis服务
- redis-cli :进入redis命令客户端
- redis-benchmark : 性能测试的工具
- redis-check-aof : aof 文件进行检查的工具
- redis-check-dump : rdb 文件进行检查的工具
-
2.4.4 Redis命令行客户端
命令格式
./redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379参数说明
-h:redis服务器的ip地址
- -p:redis实例的端口号
默认方式
如果不指定主机和端口也可以
- 默认主机地址是127.0.0.1
默认端口是6379
./redis-cli3、Redis数据类型和应用场景
Redis是一个Key-Value的存储系统，使用ANSI C语言编写。
key的类型是字符串。
- value的数据类型有:
- 常用的:string字符串类型、list列表类型、set集合类型、sortedset(zset)有序集合类型、hash类 型。
- 不常见的:bitmap位图类型、geo地理位置类型。
- Redis5.0新增一种:stream类型
注意:Redis中命令是忽略大小写，(set SET)，key是不忽略大小写的 (NAME name)
3.1 Redis的Key的设计
- 用:分割
2. 把表名转换为key前缀, 比如: user:
3. 第二段放置主键值
4. 第三段放置列名
比如:用户表user, 转换为redis的key-value存储
username 的 key: user:9:username {userid:9,username:zhangf}
email的key：user:9:email 表示明确，看key知道意思，不易被覆盖
3.2 string字符串类型
Redis的String能表达3种值的类型:字符串、整数、浮点数100.01 是个六位的串
常见操作命令如下表:
应用场景:
1、key和命令是字符串
2、普通的赋值
3、incr用于乐观锁 incr:递增数字，可用于实现乐观锁 watch(事务)
4、setnx用于分布式锁 当value不存在时采用赋值，可用于实现分布式锁
举例:setnx
127.0.0.1:6379> setnx name zhangf #如果name不存在赋值
(integer) 1
127.0.0.1:6379> setnx name zhaoyun #再次赋值失败
(integer) 0
127.0.0.1:6379> get name
"zhangf"
set
127.0.0.1:6379> set age 18 NX PX 10000 #如果不存在赋值 有效期10秒
OK
127.0.0.1:6379> set age 20 NX #赋值失败
(nil)
127.0.0.1:6379> get age #age失效
(nil)
127.0.0.1:6379> set age 30 NX PX 10000 #赋值成功
OK
127.0.0.1:6379> get age
"30"
3.3 list列表类型
- list列表类型可以存储有序、可重复的元素
- 获取头部或尾部附近的记录是极快的
- list的元素个数最多为2^32-1个(40亿)
常见操作命令如下表:
应用场景:
1、作为栈或队列使用：列表有序可以作为栈和队列使用
2、可用于各种列表，比如用户列表、商品列表、评论列表等。
举例:
127.0.0.1:6379> lpush list:1 1 2 3 4 5
(integer) 5
127.0.0.1:6379> lrange list:1 0 -1
1) "5"
2) "4"
3) "3"
4) "2"
5) "1"
127.0.0.1:6379> lpop list:1 # 从0开始 "5"
127.0.0.1:6379> rpop list:1
"1"
127.0.0.1:6379> lindex list:1 1
"3"
127.0.0.1:6379> lrange list:1 0 -1
1) "4"
2) "3"
3) "2"
127.0.0.1:6379> lindex list:1 1
"3"
127.0.0.1:6379> rpoplpush list:1 list:2
"2"
127.0.0.1:6379> lrange list:2 0 -1
1) "2"
127.0.0.1:6379> lrange list:1 0 -1
1) "4"
2) "3"
3.4 set集合类型
- 无序、唯一元素
- 集合中最大的成员数为 2^32 - 1
常见操作命令如下表:
应用场景: 适用于不能重复的且不需要顺序的数据结构。比如:关注的用户，还可以通过spop进行随机抽奖
举例:
127.0.0.1:6379> sadd set:1 a b c d
(integer) 4
127.0.0.1:6379> smembers set:1
1) "d"
2) "b"
3) "a"
4) "c"
127.0.0.1:6379> srandmember set:1
"c"
127.0.0.1:6379> srandmember set:1
"b"
127.0.0.1:6379> sadd set:2 b c r f
(integer) 4
127.0.0.1:6379> sinter set:1 set:2 #求交集
1) "b"
2) "c"
127.0.0.1:6379> spop set:1
"d"
127.0.0.1:6379> smembers set:1
1) "b"
2) "a"
3) "c"
3.5 sortedset有序集合类型 SortedSet(ZSet)
- 有序集合: 元素本身是无序不重复的
- 每个元素关联一个分数(score)
- 可按分数排序，分数可重复
常见操作命令如下表:
应用场景：由于可以按照分值排序，所以适用于各种排行榜。比如:点击排行榜、销量排行榜、关注排行榜等。
举例:
127.0.0.1:6379> zadd hit:1 100 item1 20 item2 45 item3
(integer) 3
127.0.0.1:6379> zcard hit:1
(integer) 3
127.0.0.1:6379> zscore hit:1 item3
"45"
127.0.0.1:6379> zrevrange hit:1 0 -1
1) "item1"
2) "item3"
3) "item2"
3.6 hash类型(散列表)
- Redis hash 是一个 string 类型的 field 和 value 的映射表，它提供了字段和字段值的映射。
- 每个 hash 可以存储 2^32 - 1 键值对(40多亿)。
常见操作命令如下表:
应用场景：对象的存储 ，表数据的映射
举例:
127.0.0.1:6379> hmset user:001 username zhangfei password 111 age 23 sex M
OK
127.0.0.1:6379> hgetall user:001
1) "username"
2) "zhangfei"
3) "password"
4) "111"
5) "age"
6) "23"
7) "sex"
8) "M"
127.0.0.1:6379> hget user:001 username
"zhangfei"
127.0.0.1:6379> hincrby user:001 age 1
(integer) 24
127.0.0.1:6379> hlen user:001
(integer) 4
3.7 bitmap位图类型
- bitmap是进行位操作的
- 通过一个bit位来表示某个元素对应的值或者状态,其中的key就是对应元素本身。
- bitmap本身会极大的节省储存空间。
常见操作命令如下表：
应用场景:
1、用户每月签到，用户id为key ， 日期作为偏移量，1表示签到
2、统计活跃用户, 日期为key，用户id为偏移量，1表示活跃
3、查询用户在线状态， 日期为key，用户id为偏移量，1表示在线
举例:
127.0.0.1:6379> setbit user:sign:1000 20200101 1 #id为1000的用户20200101签到 (integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit user:sign:1000 20200103 1 #id为1000的用户20200103签到 (integer) 0
127.0.0.1:6379> getbit user:sign:1000 20200101 #获得id为1000的用户20200101签到状态 1 表示签到
(integer) 1
127.0.0.1:6379> getbit user:sign:1000 20200102 #获得id为1000的用户20200102签到状态 0表示未签到
(integer) 0
127.0.0.1:6379> bitcount user:sign:1000 # 获得id为1000的用户签到次数
(integer) 2
127.0.0.1:6379> bitpos user:sign:1000 1 #id为1000的用户第一次签到的日期
(integer) 20200101
127.0.0.1:6379> setbit 20200201 1000 1 #20200201的1000号用户上线
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit 20200202 1001 1 #20200202的1000号用户上线
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit 20200201 1002 1 #20200201的1002号用户上线
(integer) 0
127.0.0.1:6379> bitcount 20200201
(integer) 2
127.0.0.1:6379> bitop or desk1 20200201 20200202 #合并20200201的用户和20200202上线了的用户
(integer) 126
127.0.0.1:6379> bitcount desk1 #统计20200201和20200202都上线的用户个数
(integer) 3
3.8 geo地理位置类型
geo是Redis用来处理位置信息的。在Redis3.2中正式使用。主要是利用了Z阶曲线、Base32编码和geohash算法
Z阶曲线
在x轴和y轴上将十进制数转化为二进制数，采用x轴和y轴对应的二进制数依次交叉后得到一个六位数编码。把数字从小到大依次连起来的曲线称为Z阶曲线，Z阶曲线是把多维转换成一维的一种方法。
Base32编码
Base32这种数据编码机制，主要用来把二进制数据编码成可见的字符串，其编码规则是：任意给定一个二进制数据，以5个位(bit)为一组进行切分(base64以6个位(bit)为一组)，对切分而成的每个组进行编码得到1个可见字符。Base32编码表字符集中的字符总数为32个(0-9、b-z去掉a、i、l、o)，这也是 Base32名字的由来。
geohash算法
Gustavo在2008年2月上线了geohash.org网站。Geohash是一种地理位置信息编码方法。 经过 geohash映射后，地球上任意位置的经纬度坐标可以表示成一个较短的字符串。可以方便的存储在数据库中，附在邮件上，以及方便的使用在其他服务中。以北京的坐标举例，[39.928167,116.389550]可以转换成 wx4g0s8q3jf9 。
Redis中经纬度使用52位的整数进行编码，放进zset中，zset的value元素是key，score是GeoHash的52位整数值。在使用Redis进行Geo查询时，其内部对应的操作其实只是zset(skiplist)的操作。通过zset的score进行排序就可以得到坐标附近的其它元素，通过将score还原成坐标值就可以得到元素的原始坐标。
常见操作命令如下表:
应用场景:
1、记录地理位置
2、计算距离
3、查找”附近的人”
举例:
127.0.0.1:6379> geoadd user:addr 116.31 40.05 zhangf 116.38 39.88 zhaoyun 116.47 40.00 diaochan #添加用户地址 zhangf、zhaoyun、diaochan的经纬度
(integer) 3
127.0.0.1:6379> geohash user:addr zhangf diaochan #获得zhangf和diaochan的geohash码
1) "wx4eydyk5m0"
2) "wx4gd3fbgs0"
127.0.0.1:6379> geopos user:addr zhaoyun #获得zhaoyun的经纬度
1) 1) "116.38000041246414185"
2) "39.88000114172373145"
127.0.0.1:6379> geodist user:addr zhangf diaochan #计算zhnagf和diaochan的距离，单位是m
"14718.6972"
127.0.0.1:6379> geodist user:addr zhangf diaochan km #计算zhnagf和diaochan的距离，单位是km
"14.7187"
127.0.0.1:6379> geodist user:addr zhangf zhaoyun km #计算zhnagf和zhaoyun的距离，单位是km
"19.8276"
127.0.0.1:6379> georadiusbymember user:addr zhangf 20 km withcoord withdist count 3 asc
#获得距离zhangf20km以内的按由近到远的顺序排出前三名的成员名称、距离及经纬度
#withcoord : 获得经纬度 withdist:获得距离 withhash:获得geohash码
1) 1) "zhangf"
2) "0.0000"
3) 1) "116.31000012159347534"
2) "40.04999982043828055"
2) 1) "diaochan"
2) "14.7187"
3) 1) "116.46999925374984741"
2) "39.99999991084916218"
3) 1) "zhaoyun"
2) "19.8276"
3) 1) "116.38000041246414185"
2) "39.88000114172373145"
3.9 stream数据流类型
- stream是Redis5.0后新增的数据结构，用于可持久化的消息队列。
- 几乎满足了消息队列具备的全部内容，包括:
- 消息ID的序列化生成
- 消息遍历
- 消息的阻塞和非阻塞读取
- 消息的分组消费
- 未完成消息的处理
- 消息队列监控
每个Stream都有唯一的名称，它就是Redis的key，首次使用 xadd 指令追加消息时自动创建。
常见操作命令如下表:
应用场景:消息队列的使用
127.0.0.1:6379> xadd topic:001 * name zhangfei age 23
"1596889924188-0"
127.0.0.1:6379> xadd topic:001 * name zhaoyun age 24 name diaochan age 16
"1596889953708-0"
127.0.0.1:6379> xrange topic:001 - +
1) 1) "1596889924188-0"
2) 1) "name"
2) "zhangfei"
3) "age"
4) "23"
2) 1) "1596889953708-0"
2) 1) "name"
2) "zhaoyun"
3) "age"
4) "24"
5) "name"
6) "diaochan"
7) "age"
8) "16"
127.0.0.1:6379> xread COUNT 1 streams topic:001 0
1) 1) "topic:001"
2) 1) 1) "1596889924188-0"
2) 1) "name"
2) "zhangfei"
3) "age"
4) "23"
#创建的group1
127.0.0.1:6379> xgroup create topic:001 group1 0
OK
# 创建cus1加入到group1 消费 没有被消费过的消息 消费第一条
127.0.0.1:6379> xreadgroup group group1 cus1 count 1 streams topic:001 >
1) 1) "topic:001"
2) 1) 1) "1596889924188-0"
2) 1) "name"
2) "zhangfei"
3) "age"
4) "23"
#继续消费 第二条
127.0.0.1:6379> xreadgroup group group1 cus1 count 1 streams topic:001 >
1) 1) "topic:001"
2) 1) 1) "1596889953708-0"
2) 1) "name"
2) "zhaoyun"
3) "age"
4) "24"
5) "name"
6) "diaochan"
7) "age"
8) "16"
#没有可消费
127.0.0.1:6379> xreadgroup group group1 cus1 count 1 streams topic:001 >
(nil)
若有收获，就点个赞吧
0 人点赞
