01 NoSQL之Redis配置与优化

1.1 Redis介绍

1.1.1关系数据库与非关系型数据库

1 . 关系型数据库

2. 非关系型数据库

3.非关系型数据库产生背景

(1) High performance--对数据库高并发读写需求

（2) Huge Storage--对海量数据高效存储与访问需求

（3) High Scalability && High Availability--对数据库高可扩展性与高可用性需求

1.1.2 Redis 基础

1.Redis 简介

2.Redis 安装部署

3.配置参数

1.1.3 Redis 命令工具

1.redis-cli 命令行工具

2.redis-benchmark 测试工具

（1）测试请求性能

（2）测试存取性能

1.1.4 Redis 常用命令

1.基本命令

2.Key 相关命令

示例

1.添加键值对

2.查看当前数据库中所有键

3.查看以特定前缀开头的键

4.检查键是否存在

5.删除键

6.获取键的类型

7.重命名键

8.尝试重命名键，但目标已存在时不执行

9.查看当前数据库中键的数量

1.1.5 Redis 多数据库常用命令

1. 多数据库间切换

2. 多数据库间移动数据

3. 清除数据库内数据

1.1.6 Redis 持久化

1.概述

2.RDB 和 AOF 的区别

3.RDB 持久化配置实例

4.AOF 持久化配置实例

5.注意事件

1.1.7 redis设置密码

1.1 Redis介绍

Redis 数据库是一个非关系型数据库，在正式学习 Redis 之前，先来了解关系型数据库与非关系型数据库的概念。

1.1.1关系数据库与非关系型数据库

数据库按照数据库的结构可以分为关系型数据库与其他数据库,而这些其他数据库我们将其统称为非关系型数据库。

1 . 关系型数据库

关系型数据库是一个结构化的数据库，创建在关系模型基础上，一般面向于记录。它借助于集合代数等数学概念和方法来处理数据库中的数据。关系模型就是指二维表格模型,因而一个关系型数据库就是由二维表及其之间的联系组成的一个数据组织。现实世界中，各种实体与实体之间的各种联系都可以用关系模型来表示。SQL语句(标准数据查询语言)就是一种基于关系型数据库的语言，用于执行对关系型数据库中数据的检索和操作。

主流的关系型数据库包括 Oracle、MySQL、SQLServer、Microsoft Access、DB2 等

2. 非关系型数据库

NoSQL(NoSQL= Not Only SQL)，意思是“不仅仅是 SQL",是非关系型数据库的总称。主流的 NoSQL 数据库有 Redis、MongBD、Hbase、CouhDB 等等。以上这些非关系型数据库，他们的存储方式、存储结构以及使用的场景都是完全不同的。所以我们认为它是一个非关系型数据库的集合，而不是像关系型数据库一样，是一个统称。换言之，除了主流的关系型数据库以外的数据库，都可以认为是非关系型的。NOSQL数据库凭借着其非关系型、分布式、开源及横向扩展等优势，被认为是下一代数据库产品。

3.非关系型数据库产生背景

关系型数据库已经诞生很久了，而且一直在使用。面对这样的情况，为什么还会产生NoSQL?那么，下面就来介绍一下 NoSQL产生的背景。随着Web2.0 网站的兴起，关系型数据库在应对 Web2.0网站，特别是海量数据和高并发的 SNS(Social Networking Services，即社交网络服务)类型的 Web2.0 纯动态网站时暴露出很多难以解决的问题，例如三高问题。

(1) High performance--对数据库高并发读写需求

Web2.0网站会根据用户的个性化信息来实时生成动态页面和提供动态信息，因此无法使用动态页面静态化技术。所以数据库的并发负载非常高，一般会达到10000次/s 以上的读写请求。关系型数据库对于上万次的查询请求还是可以勉强支撑的，但出现上万次的写数据请求，硬盘 10 就已经无法承受了。对于普通的 BBS 网站，往往也会存在高并发的写数据请求。

（2) Huge Storage--对海量数据高效存储与访问需求

类似于 Facebook、Friendfeed 这样的 SNS 网站，每天会产生大量的用户动态信息。如 Friendfeed,一个月就会产生不少于 2.5 亿条用户动态信息，对于关系型数据库来说，在一个包含 2.5 亿条记录的表中执行 SQL查询，查询效率是非常低的。

（3) High Scalability && High Availability--对数据库高可扩展性与高可用性需求

在 Web 架构中，数据库是最难进行横向扩展的。当应用系统的用户量与访问量与日俱增时，数据库是没办法像 Web 服务一样，简单地通过添加硬件和服务器节点来扩展其性能和负载能力的。尤其对于一些需要 24 小时对外提供服务的网站来说，数据库的升级与扩展往往伴随着停机维护与数据迁移，其工作量是非常庞大的。

关系型数据库和非关系型数据库都有各自的特点与应用场景，两者的紧密结合将会给Web2.0的数据库发展带来新的思路。让关系数据库关注在关系上，非关系型数据库关注在存储上。例如，在读写分离的 MVSQL数据库环境中,可以把经常访问的数据存储在非关系型数据库中，提升访问速度。

1.1.2 Redis 基础

了解关系型数据库与非关系型数据库之后，我们重点来学习非关系型数据库Redis的相关知识。

1.Redis 简介

Redis(RemoteDictionaryServer，远程字典型)是一个开源的、使用C语言编写的NOSQL数据库。Redis 基于内存运行并支持持久化，采用 key-value(键值对)的存储形式是目前分布式架构中不可或缺的一环。

Redis服务器程序是单进程模型,也就是在一台服务器上可以同时启动多个Redis 进程,而 Redis 的实际处理速度则是完全依靠于主进程的执行效率。若在服务器上只运行一个Redis 进程，当多个客户端同时访问时，服务器的处理能力是会有一定程度的下降;若在同一台服务器上开启多个 Redis 进程，Redis 在提高并发处理能力的同时会给服务器的 CPU造成很大压力。即:在实际生产环境中，需要根据实际的需求来决定开启多少个Redis 进程。若对高并发要求更高一些，可能会考虑在同一台服务器上开启多个进程。若 CPU 资源比较紧张，采用单进程即可。

Redis 具有以下几个优点:

具有极高的数据读写速度，数据读取的速度最高可达到110000次/s，数据写入速度最高可达到 81000 次/s。
支持丰富的数据类型，不仅仅支持简单的 key-value 类型的数据，还支持 Strings, ListsHashes,Sets 及 Ordered Sets 等数据类型操作。
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。
原子性，Redis 所有操作都是原子性的，
支持数据备份，即 master-salve 模式的数据备份。
Redis 作为基于内存运行的数据库，缓存是其最常应用的场景之一。除此之外，Redis常见应用场景还包括获取最新N个数据的操作、排行榜类应用、计数器应用、存储关系、实时分析系统、日志记录。

Redis 作为基于内存运行的数据库，缓存是其最常应用的场景之一。除此之外，Redis常见应用场景还包括获取最新 N个数据的操作、排行榜类应用、计数器应用、存储关系、实时分析系统、日志记录。

2.Redis 安装部署

Redis的安装相对于其他服务来说比较简单。首先需要到Redis 官网(https:/www.redis.io)下载相应的源码软件包,然后上传至 Linux 系统的服务器中进行解压安装。本章中以 redis-4.0.9.tar.gz 为例进行 Redis 服务的安装和配置讲解。

通常情况下，在 Linux 系统中进行源码编译安装，需要先执行./configure 进行环境检查与配置,从而生成 Makefile 文件,再执行 make && make instal 命令进行编译安装。而 Redis源码包中直接提供了 Makefile 文件，所以在解压完软件包后，可直接进入解压后的软件包目录，执行make与 make install 命令进行安装。

[root@localhost ~]# ll
总用量 1704
-rw-------. 1 root root    1592 6月  10 15:45 anaconda-ks.cfg
-rw-r--r--. 1 root root 1737022 9月   9 2019 redis-4.0.9.tar.gz
[root@localhost ~]# tar -zxvf  redis-4.0.9.tar.gz 
[root@localhost ~]# yum -y install gcc* zlib-devel                          //下载需要的语言
[root@localhost redis-4.0.9]# make 
[root@localhost redis-4.0.9]# make PREFIX=/usr/local/redis install          //指定安装路径
[root@localhost redis-4.0.9]# ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/   //做个软连接

解决方法1：用make MALLOC=libc指定内存分配器为 libc进行编译

解决方法2：make clean && make distclean

make install 只是安装了二进制文件到系统中，并没有启动脚本和配置文件。软件包中默认提供了一个 install server.sh 脚本文件，通过该脚本文件可以设置 Redis 服务所需要的相关配置文件。当脚本运行完毕，Redis 服务就已经启动，默认侦听端口为6379。

Welcome to the redis service installer
This script will help you easily set up a running redis serverPlease select the redis port for this instance: [6379] 
Selecting default: 6379
Please select the redis config file name [/etc/redis/6379.conf] 
Selected default - /etc/redis/6379.conf
Please select the redis log file name [/var/log/redis_6379.log] 
Selected default - /var/log/redis_6379.log
Please select the data directory for this instance [/var/lib/redis/6379] 
Selected default - /var/lib/redis/6379
Please select the redis executable path [/usr/local/bin/redis-server] 
Selected config:
Port           : 6379    
Config file    : /etc/redis/6379.conf             //配置文件路径 
Log file       : /var/log/redis_6379.log             //日志文件路径 
Data dir       : /var/lib/redis/6379             //数据文件路径 
Executable     : /usr/local/bin/redis-server        //可执行文件路径 
Cli Executable : /usr/local/bin/redis-cli            //客户端命令行工具
Is this ok? Then press ENTER to go on or Ctrl-C to abort.
Copied /tmp/6379.conf => /etc/init.d/redis_6379
Installing service...
Successfully added to chkconfig!
Successfully added to runlevels 345!
Starting Redis server...
Installation successful!
[root@localhost utils]# netstat -anpt | grep redis            //查看redis进程是否启动
tcp        0      0 127.0.0.1:6379          0.0.0.0:*               LISTEN      5442/redis-server 1 
[root@localhost utils]#

3.配置参数

Redis 主配置文件为/etc/redis/6379.conf，由注释行与设置行两部分组成。与大多数Linux 配置文件一样，注释性的文字以“#”开始，包含了对相关配置内容进行的说明和解释。除了注释行与空行以外的内容即为设置行。可根据生产环境的需求调整相关参数，如下

[root@localhost utils]# vim /etc/redis/6379.conf bind 127.0.0.1 192.168.10.102      //监听的主机地址 
port 6379         //端口 
daemonize yes     //启用守护进程 
pidfile /var/run/redis_6379.pid     //指定 PID 文件 
loglevel notice     //日志级别 
logfile /var/log/redis_6379.log     //指定日志文件 
[root@localhost~]#/etc/init.d/redis_6379 restart 
[root@localhost utils]# netstat -anpt | grep redis

除了上述配置参数外，Redis 主配置文件中还包含很多其它的配置参数，具体内容如表

配置选项	作用
timeout 300	当客户端闲置300秒后关闭连接，如果指定为0，则表示关闭该功能
dbfilename dump.rdb	指定本地数据库文件名，默认值为dump.rdb
dir /var/lib/redis/6379	指定本地数据库存放目录
maxclients 10000	设置同一时间最大客户端连接数，默认为10000。Redis可以同时打开的客户端连接数为Redis进程可以打开的最大文件描述符数，如果设置为0，表示不限制。当客户端连接数到达限制时，Redis会关闭新的连接并向客户端返回“max number of clients reached”错误信息
rdbcompression yes	指定存储至本地数据库时是否压缩数据，默认为yes。Redis采用LZF压缩，如果为了节省CPU资源，可以关闭该选项，但会导致数据库文件变得巨大
slaveof	当本机为从服务器时，设置主服务的IP地址及端口。在Redis启动时，从服务器会自动从主服务进行数据同步
masterauth	当主服务设置了密码保护时，从服务连接主服务的密码
maxmemory	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，但仍然可以读取数据
appendonly	如果设置为yes，则启用Redis的AOF（Append Only File）持久化机制。这意味着每次写操作都会记录到一个追加文件中，从而可以在服务器重启时恢复数据。如果设置为no，则不启用AOF持久化。
appendfsync	控制AOF持久化的同步频率。如果设置为 everysec，则每秒同步一次AOF文件到磁盘。其他选项包括always（每次写操作都同步）和no（让操作系统决定何时同步）。
include /path/to/local.conf	这不是Redis标准配置中的一个选项。通常，Redis配置文件（如 redis.conf）可以包含include指令来包含其他配置文件，但格式应该是include /path/to/other.conf，指向另一个配置文件的路径。这可能是一个误解或特定环境下的自定义配置。
maxmemory	设置Redis可以使用的最大内存量（以字节为单位）。当达到这个限制时，Redis将根据配置的策略（如volatile-lru、allkeys-lru等）来删除键以释放内存。
maxmemory-policy	定义当达到maxmemory限制时，Redis应该使用哪种内存回收策略。常见的策略包括基于LRU（最近最少使用）的淘汰算法、基于TTL（生存时间）的淘汰算法等。
requirepass	设置Redis服务器的密码。如果设置了密码，客户端在连接时需要提供AUTH命令和相应的密码才能进行操作。

1.1.3 Redis 命令工具

Redis 软件提供了多个命令工具。安装 Redis 服务时，所包含的软件工具会同时被安装到系统中，在系统中可以直接使用。这些命令工具的作用分别如下所示。

redis-server:用于启动 Redis 的工具:
redis-benchmark:用于检测 Redis 在本机的运行效率:
redis-check-aof:修复 AOF 持久化文件;
redis-check-rdb:修复 RDB 持久化文件:
redis-cli:Redis 命令行工具。

本小节只介绍 redis-cli、redis-benchmark 命令工具的使用。

1.redis-cli 命令行工具

Redis 数据库系统也是一个典型的 C/S(客户端/服务器端)架构的应用，要访问 Redis数据库需要使用专门的客户端软件。Redis 服务的客户端软件就是其自带的redis-ci 命令行工具。使用 redis-cli 连接指定数据库，连接成功后会进入提示符为"远程主机IP 地址:端口号>”的数据库操作环境，例如“127.0.0.1:6379>"。用户可以输入各种操作语句对数据库进行管理。如执行 ping 命令可以检测 Redis 服务是否启动。

[root@localhost utils]#  redis-cli
127.0.0.1:6379> ping
PONG
127.0.0.1:6379>

在进行数据库连接操作时，可以通过选项来指定远程主机上的Redis 数据库。命令语法为redis-cli -h host -p port -a password，其中-h指定远程主机、-p 指定 Redis 服务的端口号、-a指定密码。若不添加任何选项表示，连接本机上的 Redis 数据库;若未设置数据库密码可以省略-a选项。例如执行以下命令可连接到主机为 192.168.10.161，端口为6379的 Redis 数据库，并査看 Redis 服务的统计信息。若要退出数据库操作环境，执行“exit"或"quit”命令即可返还原来的 Shell 环境。

[root@localhost utils]# redis-cli -h 192.168.10.102 -p 6379
192.168.10.102:6379> exit
[root@localhost utils]#