前言

????讀書筆記系列主要記錄自己看的書籍中的知識點，算是一個歸納整理吧。Redis在我們的日常開發中可以說是很常用了，《Redis開發與運維》這本書講解了Redis開發和運維的方方面面，很系統、全面，關鍵是實用。特來擼擼它，記錄一番。全書分為14章，下面將記錄個人認為每章中重要的知識點。

一、Redis初識

????Redis是一種基于鍵值對（key-value）的NoSQL數據庫，Redis中的值可以是由string(字符串)、hash(哈希)、list(列表)、set(集合)、zset(有序集合)、Bitmaps(位圖)、HyperLogLog、GEO(地理信息定位)等多種數據結構和算法構成，可以滿足很多的應用場景。因為Redis會將所有數據都放在內存里，所以它的讀寫性能非常好。Redis還可以將內存的數據利用快照和日志的形式保存到硬盤上，這樣發生斷電或者機器故障，內存中的數據就不會丟失。當然Redis還提供了其他很多附加功能。

1、Redis特性

(1)速度快

Redis的所有數據都是放在內存里的，這是速度快的最主要原因；
Redis是用C語言實現的，“距離”操作系統更近，執行速度相對會更快；
Redis采用單線程架構，預防了多線程可能產生的競爭問題；

(2)基于鍵值對的數據結構

Redis中的值不僅可以是字符串，還可以是具體的數據結構,方面在不同應用場景的開發。Redis主要提供五種數據結構：字符串、哈希、列表、集合、有序列表，并且在字符串的基礎上演變出來了位圖(Bitmaps)和HyperLogLog倆種“數據結構”。Redis3.2版本加入了GEO(地理信息定位)的功能。

(3)豐富的功能

除了5種數據結構，還有其他額外的許多功能：

鍵過期功能，用來實現緩存；
發布訂閱功能，用來實現消息系統；
Lua腳本功能，利用Lua腳本創造出新的Redis命令；
簡單的事務功能，在一定程度上保證事務特性；
流水線(Pipeline)功能，客戶端能將一批命令一次性傳到Redis，減少網絡開銷。

(4)簡單穩定

代碼少，單線程，服務端、客戶端處理簡單，redis不依賴操作系統中的類庫，自己實現了事件處理的相關功能。

(5)客戶端語言多

redis提供了簡單的TCP通信協議，很多編程語言可以很方便的接入到redis。

(6)持久化

redis提供了兩種持久化方式：RDB和AOF。可以用這兩種策略將內存的數據保存在硬盤中，保證了數據的可持久性。

(7)主從復制

redis提供了復制功能，實現了多個相同數據的redis副本，復制功能是分布式redis的基礎。

(8)高可用和分布式

redis提供了高可用實現Redis Sentinel(哨兵)，能夠保證redis節點的故障發現和故障自動轉移。并且3.0版本提供了分布式實現Redis Cluster(集群),
這是redis真正的分布式實現，提供了高可用、讀寫和容量的擴展性。

2、Redis使用場景

緩存、排行榜系統、計數器應用（redis天然支持計數功能，且計數性能很好）、社交網絡(粉絲、共同喜好、推送等，社交網站的訪問量比較大，傳統的關系型數據庫不太適合保存這種類型的數據，可用redis實現)、消息隊列系統(消息隊列具有業務解耦、非實時業務削峰等特性，redis可以滿足一般的消息隊列功能，不過一般項目中還是使用專業的消息隊列，更加強大)。

redis也有不適合它解決的問題場景，站在數據規模和數據冷熱角度來分析的話：數據規模角度，數據可分為大規模數據和小規模數據，redis的數據是放在內存里的，如果數據規模非常大，不適合使用redis存儲；站在數據冷熱角度，數據分為熱數據和冷數據，熱數據是指需要頻繁操作的數據，如果將冷數據放在redis中，浪費內存。

二、API的理解和使用

1、全局命令

(1)查看所有鍵：keys *

(2)鍵總數：dbsize

注意：dbsize命令在計算總數時候不會遍歷所有鍵，而是直接獲取redis內部的鍵總數變量，時間復雜度O(1)；而keys命令會遍歷所有鍵，時間復雜度O(n)，如果redis保存了大量鍵時，線上環境禁止使用。

(3)檢查鍵是否存在(鍵存在返回1，不存在返回0)：exists key

(4)刪除鍵(返回的結果是成功刪除的個數，刪除一個不存在的鍵，返回0)：del key [key …]

注意：del key表示刪除一個，del key1 key2 key3表示刪除3個

(5)鍵過期：expire key seconds

注意：redis支持對鍵添加過期時間，超過過期時間后，會自動刪除鍵；ttl key 命令會返回鍵的剩余過期時間，返回值>=0表示鍵的剩余過期時間，返回值-1表示鍵沒有設置過期時間，返回值-2表示鍵不存在。

(6)鍵的數據結構類型：type key

注意：如果鍵是字符串類型，返回string，如果鍵是列表類型，返回list，其他幾種類似。如果鍵不存在，返回none。

2、數據結構的內部編碼

每種數據結構都有自己底層的內部編碼實現，而且是多種實現，redis會在合適的場景選擇合適的內部編碼。比如zset包含skiplist和ziplist兩種內部編碼。這樣設計的好處是：可以改進內部編碼，而對外的數據結構和命令沒有影響；多種內部編碼實現可以在不同場景下發揮各自的優勢，比如ziplist比較節省內存，但是在列表元素比較多的情況下，性能會有所下降，這個時候redis會根據配置選項將列表類型的內部實現轉換為linkedlist。

3、單線程架構

redis使用單線程架構和I/O多路復用模型來實現高性能的內存數據庫服務。一條命令從客戶端達到服務端不會立刻執行，所有命令都會進入到一個隊列中，然后逐個被執行。不會有兩條命令被同時執行。redis使用了I/O多路復用技術來解決I/O的問題。

redis使用單線程模式那么快的原因：純內存訪問，這個最重要；非阻塞I/O，redis使用epoll作為I/O多路復用技術的實現，并且redis加上自身的事件處理模型將epoll中的連接、讀寫、關閉都轉換為事件，不在網絡I/O上浪費過多的時間；單線程避免了線程切換和競爭產生的消耗。

注意：單線程會有一個問題，對于每個命令的執行時間是有要求的，如果執行時間過長，會造成其他命令的阻塞，對于redis來說是致命的，所以redis是面向快速執行場景的數據庫。

4、字符串

(1)設置值：set key value [ex seconds] [px milliseconds] [nx|xx]

注意：nx 鍵必須不存在，才可以設置成功，用于添加； xx 鍵必須存在，才可以設置成功，用于更新

(2)獲取值：get key

批量設置值：mset key value [key value …]

批量獲取值：mget key [key …]

注意：批量操作可以減少網絡時間（n次網絡時間+n次命令時間 —> 1次網絡時間+n次命令時間），但是每次批量操作所發送的命令不是無節制的，如果數量過多可能造成redis阻塞或者網絡阻塞。

(3)計數：incr key

incr命令用于對值做自增操作，如果值不是整數，返回錯誤；如果值是整數，返回自增后的結果；如果鍵不存在，按照值為0自增，返回結果1。

很多存儲系統和編程語言內部使用CAS機制實現計數功能，會有一定的CPU開銷，但redis中不存在這個問題，因為redis單線程架構，任何命令到了redis服務端都要順序執行。

(4)內部編碼(redis會根據當前值的類型和長度決定使用哪種內部編碼實現)

int(8個字節的長整形) embstr(小于等于39個字節的字符串) raw(大于39個字節的字符串)

(5)典型應用場景

緩存功能、計數、共享session、限速

5、哈希

(1)設置值

hset key field value

(2)獲取值

hget key field

(3)批量設置或獲取field-value

hmget key field [field …]
hmset key field value [field value …]

(4)內部編碼(ziplist、hashtable)

當哈希類型的field個數小于512，并且所有的value小于64字節，使用ziplist作為哈希的內部實現，否則使用hashtable。512和64是默認的，可以配置。

(5)應用場景

比如：用戶信息

6、列表

列表是用來存儲多個有序的字符串，可以對列表兩端插入和彈出。列表類型有兩個特點：(1)列表中的元素是有序的；(2)列表中的元素可以是重復的。

(1)從右端插入、從左端插入

rpush key value [value …] lpush key value [value …]

lrange 0 -1 表示從左到右獲取列表的所有元素

(2)內部編碼(ziplist、linkedlist、quicklist)

當列表的元素個數小于512個，并且列表的每個元素值都小于64字節，redis會選用ziplist來作為列表的內部實現，否則選用linkedlist。Redis3.2版本提供了quicklist內部編碼，它是以一個ziplist為節點的linkedlist，結合了ziplist和linkedlist兩者的優勢。

(3)使用場景

例如：消息隊列、文章列表

7、集合

集合中不允許有重復元素，并且集合中的元素是無序的。

(1)添加元素

sadd key elements [elements …]

(2)刪除元素

srem key elements [elements …]

(3)內部編碼(intset、hashtable)

當集合中的元素都是整數且元素個數小于512(默認值，可配置)，redis選用intset作為集合內部實現，否則選用hashtable。

(4)使用場景

標簽、社交等，比如一個用戶對可樂、體育感興趣，另一個用戶對歷史、新聞感興趣，這些興趣點就是標簽。

8、有序集合

不能有重復成員，元素可以排序，每個元素設置一個分數(score)作為排序的依據。有序集合的元素不能重復，但是分數可以重復。

(1)添加成員

zadd key score member [score member …]

(2)內部編碼(ziplist、skiplist)

當有序集合的元素個數小于128個，并且每個元素的值都小于64字節，Redis使用ziplist作為有序集合的內部實現。否則使用skiplist。

(3)使用場景

排行榜系統

9、健管理

(1)單個健管理

返回鍵類型、鍵重命名、鍵過期、遷移鍵等。

注意：遷移鍵有三種方式：move、dump+restore、migrate。move命令用于redis內部進行數據遷移，從一個數據庫遷移到另一個數據庫，不建議生產環境使用redis多數據庫功能；dump+restore可以實現在不同redis實例之間進行數據遷移，分為dump和restore兩步，其中在源redis上dump會將鍵值序列化，采用RDB格式，在目標redis上，restore會將上面序列化的值復原；migrate命令用于redis實例之間進行數據遷移，實際上migrate是將dump、restore、del三個命令進行了整合。migrate命令的數據傳輸直接在源redis和目標redis上完成。

move命令作用于redis實例內部，是原子性的，不支持多個鍵；dump+restore作用于redis實例之間，不是原子性，不支持多個鍵；migrate作用于redis實例之間，是原子性的，支持多個鍵。

(2)遍歷鍵(keys和scan)

keys會全量遍歷所有鍵，可能造成redis阻塞。scan可以想象成只掃描字典中的一部分鍵，直到將字典中的所有鍵遍歷完畢。scan可以有效解決
keys命令可能產生的阻塞問題，但是scan的過程中，如果有鍵的變化(增加、刪除、修改)，就可能新鍵沒有遍歷到或者遍歷了重復的健。所以scan不能保證完整的遍歷出來所有的健。

(3)數據庫管理

select dbIndex 切換數據庫

flushdb/flushall 清除數據庫，flushdb只清除當前數據庫，flushall清除所有數據庫。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的读书笔记之《Redis开发与运维》—— 一的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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