NoSQL之Redis配置与优化(一)

一、关系数据库与非关系型数据库

1、关系型数据库

  • 一个结构化的数据库,创建在关系模型(二维表格模型)基础上。

  • —般面向于记录

  • 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。

  • 关系型数据库,在使用的时候必须先建库建表设计表结构,然后存储数据的时候按表结构去存,如果数据与表结构不匹配就会存储失败。

  • 主流的关系型数据库包括:Oracle、 MySQL、SQL Server、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。
  • 除了主流的关系型数据库外的数据库,都认为是非关系型。
  • 非关系型数据库,不需要预先建库建表定义数据存储表结构,每条记录可以有不同的数据类型和字段个数(比如微信群聊里的文字、图片、视频、音乐等)。
  • 主流的 NoSQL数据库包括:Redis、Hbase、Memcached、MongBD等。

3、关系型数据库和非关系型数据库区别:

(1)、数据存储方式不同

关系型和非关系型数据库的主要差异是数据存储的方式。

  • 关系型数据天然就是表格式的,因此存储在数据表的行和列中。数据表可以彼此关联协作存储,也很容易提取数据。
  • 与其相反,非关系型数据不适合存储在数据表的行和列中,而是大块组合在一起。
  • 非关系型数据通常存储在数据集中,就像文档、键值对或者图结构。
  • 你的数据及其特性是选择数据存储和提取方式的首要影响因素。

(2)、扩展方式不同

SQL和NoSQL数据库最大的差别可能是在扩展方式上,要支持日益增长的需求当然要扩展。

  • 要支持更多并发量,SQL数据库是纵向扩展,也就是说提高处理能力,使用速度更快速的计算机,这样处理相同的数据集就更快了。因为数据存储在关系表中,操作的性能瓶颈可能涉及很多个表,这都需要通过提高计算机性能来克服。虽然sQL数据库有很大扩展空间,但最终肯定会达到纵向扩展的上限。
  • 而NoSQL数据库是横向扩展的。因为非关系型数据存储天然就是分布式的,NoSQL数据库的扩展可以通过给资源池添加更多普通的数据库服务器(节点)来分担负载。

(3)、对事务性的支持不同

  • 如果数据操作需要高事务性或者复杂数据查询需要控制执行计划,那么传统的SQL数据库从性能和稳定性方面考虑是你的最佳选择。SQL数据库支持对事务原子性细粒度控制,并且易于回滚事务。
  • 虽然NoSQL数据库也可以使用事务操作,但稳定性方面没法和关系型数据库比较,所以它们真正闪亮的价值是在操作的扩展性和大数据量处理方面。

4、非关系型数据库产生背景

可用于应对web2.0纯动态网站类型的三高问题:

(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

==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.o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MysSgL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。==

总结:
关系型数据库:
实例-->数据库-->表(table)-->记录行(row)、数据字段(column)

非关系型数据库:
实例-->数据库-->集合(collection)-->键值对(key-value)
== 非关系型数据库不需要手动建数据库和集合(表)。==

二、Redis

1、Redis简介

  • Redis(远程字典服务器)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,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。
    • 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。

2、Redis 具有以下几个优点:

(1)、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。

(2)、支持丰富的数据类型:支持 key-value、Strings、Lists、Hashes、Sets及 Sorted Sets等数据类型操作。

(3)、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。
(4)、原子性:Redis 所有操作都是原子性的。
(5)、支持数据备份:即master-salve模式的数据备份。

3、Redis使用场景

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为什么运行那么快?

1、Redis是一款纯内存结构,避免了磁盘I/o等耗时操作。
2、Redis命令处理的核心模块为单线程,减少了锁竞争,以及频繁创建线程和销毁线程的代价,减少了线程上下文切换的消耗.

3、采用了I/o多路复用机制,大大提升了并发效率。
注:在Redis 6.0中新增加的多线程也只是针对处理网络请求过程采用了多线性,而数据的读写命令,仍然是单线程处理的。

三、Redis安装部署

1、关闭防火墙和系统安全机制

systemctl stop firewalld
setenforce 0

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关闭防火墙和系统安全机制

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2、编译安装redis

cd /opt/
yum install -y gcc gcc-c++ make

tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt/
cd /opt/redis-5.0.7/
make && make PREFIX=/usr/ local/redis install

由于Redis源码包中直接提供了Makefile 文件,所以在解压完软件包后,不用先执行./configure进行配置,可直接执行make与make install 命令进行安装。

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编译安装redis

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3、执行软件包提供的 install_server.sh 脚本文件设置Redis服务所需要的相关配置文件

cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
......      #一直回车
Please select the redis executable path [] 
#需要手动修改为/usr/local/redis/bin/redis-server ,注意要一次性正确输入,不然需要重新执行

selected config:
Port            : 6379                                  #默认侦听端口为6379
Config file     : letc/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/redis/bin/redis-server     #可执行文件路径
Cli Executable  : /usr/ local/bin/ redis-cli            #客户端命令工具

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设置Redis服务所需要的相关配置文件

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4、把redis的可执行程序文件放入路径环境变量的目录中便于系统识别

ln -s /usr/ local/redis/bin/* /usr/ local/bin/
#当install_server.sh脚本运行完毕,Redis服务就已经启动,默认监听端口为6379
netstat -natp l grep redis
Redis 服务控制 含义
/etc/init.d/redis_6379 stop 停止
/etc/init.d/ redis_6379 start 启动
/etc/init.d/redis_6379 restart 重启
/etc/init.d/redis_6379 status #状态

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把redis的可执行程序文件放入路径环境变量的目录中

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5、修改配置/etc/redis/6379.conf参数

vim /etc/redis/6379.conf
bind 127.0.0.1 192.168.80.66            #70行,添加监听的主机地址
port 6379                                   #93行,Redis默认的监听端口
daemonize yes                               #137行,启用守护进程
pidfile /var/ run/redis_6379.pid            #159行,指定PID文件
loglevel notice                             #167行,日志级别
logfile /var/ log/redis_6379.log            #172行,指定日志文件

/etc/init.d/redis_6379 restart

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修改配置/etc/redis/6379.conf参数

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四、Redis 命令工具

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

1、redis-cli 命令行工具

语法: redis-cli -h host -p port -a password

-h :指定远程主机
-p :指定Redis 服务的端口号
-a :指定登录码,未设置数据库登录码可以省略-a 选项
若不添加任何选项表示,则使用127.0.0.1:6379连接本机上的 Redis数据库

例:
redis-cli -h 192.168.80.66 -p 6379
#此时未设置登录码,不需要-a,可直接登陆

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2、redis-benchmark 测试工具

==redis-benchmark是官方自带的 Redis 性能测试工具,可以有效的测试 Redis服务的性能。==

基本的测试语法: redis-benchmark [选项] [选项值]。

-h:指定服务器主机名。
-p:指定服务器端口。
-s:指定服务器socket
-c:指定并发连接数。
-n:指定请求数。
-d:以字节的形式指定SET/GET值的数据大小。
-k:1=keep alive 0=reconnect 。
-r:SET/GET/INCR使用随机 key,SADD使用随机值。
-P:通过管道传输<numreq>请求。
-q:强制退出redis。仅显示query/ sec值。
--csv:以 CSV 格式输出。
-l:生成循环,永久执行测试。
-t:仅运行以逗号分隔的测试命令列表。
-I:Idle 模式。仅打开 N 个 idle 连接并等待。
  • 向IP地址为192.168.80.66、端口为6379的 Redis服务器发送100 个并发连接与100000个请求测试性能
redis-benchmark -h 192.168.80.66 -p 6379 -c 100 -n 100000

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发送100 个并发连接与100000个请求测试性能

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  • 测试存取大小为100字节的数据包的性能
redis-benchmark -h 192.80.66.161 -p 6379 -q -d 100

测试存取大小为 100 字节的数据包的性能.jpg
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测试存取大小为 100 字节的数据包的性能

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  • 测试本机上 Redis 服务在进行set 与lpush操作时的性能
redis-benchmark -t set,lpush -n 100000 -q

测试本机上 Redis 服务在进行 set 与 lpush 操作时的性能.jpg
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测试本机上 Redis 服务在进行set 与lpush操作时的性能

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3、Redis数据类型常用命令

(1)、set:存放数据与get:获取数据
set:存放数据,命令格式为set key value
get:获取数据,命令格式为get key

例:
redis-cli -p 6379

set name zhangsan
get name

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set存放数据与get获取数据

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(2)、keys取值

==keys 命令可以取符合规则的键值列表,通常情况可以结合*、?等选项来使用。==


set a1 1
set a2 2
set a3 3
set b1 4
set b2 5
set b22 6
KEYS *          #查看当前数据库中所有键
KEYS a*         #查看当前数据库中以a开头的数据
KEYS b?         #查看当前数据库中以b开头后面包含任意一位的数据
KEYS b??            #查看当前数据库中以b开头且后面包含任意两位的数据

keys取值.jpg
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keys取值

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(3)、exists 命令可以判断键值是否存在。
例:
exists teacher          #判断teacher键是否存在
(integer) 1             #1表示teacher键是存在
exists tea
(integer) 0             #0表示tea键不存在

exists判断值是否存在.jpg
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exists判断值是否存在

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(4)、del命令删除key

==del 命令可以删除当前数据库的指定 key。==

例:
keys *      #查看当前库中存在的键
del name        #删除name键
keys *      #再次查看一下

del 删除key.jpg
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del删除key

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(5)、type 获取值的类型

==type 命令可以获取 key 对应的 value 值类型==

type获取值的类型.jpg
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type获取值的类型

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(6)、rename 重命名(覆盖)

==rename 命令是对已有 key 进行重命名。(覆盖)==

命令格式:rename 源key 目标key

例:
keys a*
rename a3 a33
keys a*
get a33
rename a1 a33
get a1
keys a*
get a33

使用rename命令进行重命名时,无论目标key是否存在都进行重命名,且源key的值会覆盖目标key的值。在实际使用过程中,建议先用 exists 命令查看目标 key 是否存在,然后再决定是否执行 rename 命令,以避免覆盖重要数据。

rename 重命名(覆盖).jpg
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rename 重命名(覆盖)

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(7)renamenx 重命名(不覆盖)

==renamenx 命令的作用是对已有 key 进行重命名,并检测新名是否存在,如果目标 key 存在则不进行重命名。(不覆盖)==

命令格式:renamenx 源key 目标key

例:
keys b*
get b1
get b2
renamenx b1 b2
keys b*
get b1
get b2

renamenx重命名(不覆盖).jpg
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renamenx重命名(不覆盖)

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(8)dbsize 查看库中key的数量

==dbsize 命令的作用是查看当前数据库中 key 的数目。==

例:
keys *
dbsize

dbsize 查看库中key的数量.jpg

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dbsize 查看库中key的数量

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(9)设置登录码

  • 使用==config set requirepass password==命令设置登录码
  • 使用==config get requirepass==命令查看登录码(一旦设置登录码,必须先验证通过登录码,否则所有操作不可用)
    例:
    config set requirepass 123456
    auth 123456
    config get requirepass
    quit
    redis-cli
    keys *
    auth 123456
    keys *

    设置登录码.jpg

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设置登录码

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5、Redis多数据库常用命令

(1)、多数据库间切换

命令格式: select序号
使用redis-cli连接 Redis 数据库后,默认使用的是序号为0的数据库。
例:
select 10       #切换至序号为10的数据库
select 15       #切换至序号为15的数据库
select 0        #切换至序号为0的数据库

select命令实现多数据库间切换.jpg
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select命令实现多数据库间切换

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(2)、多数据库间移动数据
格式: move 键值序号
例:
set name rsj    #创建name键值为rsj
get name    
select 3    #切换至数据库3    
get name    #获取name键的值
select 0    #切换至数据库0
move name 3 #移动name键到数据库3
get name    #再次查看name键的值
select 3    ##切换至数据库3
get name    #再次查看name键的值

move命令实现多数据库间的移动数据.jpg
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move命令实现多数据库间的移动数据

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(3)、清除数据库内数据
FLUSHDB:清空当前数据库数据
FLUSHALL:清空所有数据库的数据,慎用!

flushdb删除当前数据库的数据.jpg
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flushdb删除当前数据库的数据

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flushall命令删除所有数据库中的数据.jpg
::: hljs-center

flushall命令删除所有数据库中的数据

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