Redis基础教程

Redis 与其他 key - value 缓存产品有以下三个特点：

优势：

区别：

Redis 与其他 key-value 存储有什么不同呢？

因为笔者的主机是 linux 系统，因此我们只介绍 linux 环境下的安装方式。

由于 Redis 是开源软件，所以我们可以选择在线安装。第一句是下载源码，第二句是解压，后面三句是进入安装目录并执行安装。这也是 linux 环境下，大部分软件安装的流程和方式。

安装完成后，我们需要添加环境变量，以便于在任何位置启动 redis 。

启动 redis 服务器：

启动 redis 命令行客户端：

可以看到，服务器已响应。其中，127.0.0.1 是本机 IP ，6379 是 redis 默认的服务端口。

Redis 的配置文件位于 Redis 安装目录下，文件名为 redis.conf 。

详细的配置说明如下：

图片-1

以特定配置文件启动 redis 服务：

Redis 支持五种数据类型：string（字符串），hash（哈希），list（列表），set（集合）及 zset(sorted set：有序集合)。

具体如下表所示：

图片-2

String（字符串）

string 是 redis 最基本的类型，可以理解为与 Memcached 一模一样的类型，一个 key 对应一个 value 。string 类型是二进制安全的。意思是 redis 的 string 可以包含任何数据。比如 jpg 图片或者序列化的对象。string 类型的值最大能存储 512MB 。

redis 中的命令不区分大小写。在以上实例中我们使用了 SET 和 GET 命令。键为 jincheng，对应的值为 ok 。

注意：一个键最大能存储 512MB。

Hash（哈希）

Redis hash 是一个键值对 (key=>value) 集合。是一个 string 类型的 field 和 value 的映射表，hash 特别适合用于存储对象。

上述实例中我们使用了 HMSET, HGET 命令，HMSET 设置了三个 field=>value 对, HGET 获取对应 field 对应的 value。每个 hash 可以存储 2^32 -1 个键值对。

List（列表）

Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）。

一个列表最多可存储 2^32 - 1 个元素。

Set（集合）

Redis 的 Set 是 string 类型的无序集合。集合是通过哈希表实现的，所以添加、删除、查找的复杂度都是 O(1)。

sadd 命令：添加一个 string 元素到 key 对应的 set 集合中，成功返回 1，如果元素已经在集合中返回 0。

一个集合中最大的成员数为 2^32 - 1 个，且不保存重复的值。

zset（sorted set：有序集合）

Redis zset 和 set 一样也是 string 类型元素的集合，但不允许重复的成员。不同的是每个元素都会关联一个double 类型的分数。redis 正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。zset 的成员是唯一的，但分数(score) 却可以重复。

zadd 命令：<code>zadd key score member</code> 添加元素到集合，元素在集合中存在则更新对应 score 。

Redis 命令用于在 redis 服务上执行操作。要在 redis 服务上执行命令需要一个 redis 客户端。

在本机上执行命令：

在本机上执行 redis 命令，仅需在命令行中输入 redis-cli 即可：

在远程服务上执行命令：

此时我们需要登录远程主机的 redis 服务器，那么我们就需要知道服务器的 IP 地址、端口号、登陆密码。

由于默认的配置文件中配置的是不需要密码，所以我们先来创建密码：

上面的操作已经在 redis 上设置了密码：codingbook 。当我们再次登录时，若不提供密码，则 redis 服务器会提示需要认证：

所以，在 redis 设置了密码以后，我们在登陆上服务器之后，一定先进行认证：

有了密码以后，下面我们再来演示如何登陆远程 redis 服务器：

上面的命令表示：登录 IP 地址为 127.0.0.1 、端口号为 6379 、密码为 codingbook 的 redis 服务器。

先看一个实例：

在上面的实例中，<code>DEL</code> 是一个命令，执行删除操作，<code>tool</code> 是一个键，如果键被删除成功，命令执行后输出 (integer) 1，否则将输出 (integer) 0 。

与键相关的命令

图-3

先看一个实例：

在以上实例中我们使用了 <code>SET</code> 和 <code>GET</code> 命令，键为 name。

与字符串相关的命令

图-4

Redis hash 是一个 string 类型的 field 和 value 的映射表，hash 特别适合用于存储对象。Redis 中每个 hash 可以存储 2^32 - 1 个键值对。

在以上实例中，我们设置了人的一些描述信息(name、age、school) 到哈希表 person 中。

与哈希相关的命令

图-5

Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）。一个列表最多可以包含 2^32 - 1 个元素。

在以上实例中我们使用了 <code>LPUSH</code> 将三个值插入了名为 phone 的列表当中。

与列表相关的命令

图-6

Redis 的 Set 是 String 类型的无序集合。集合成员是唯一的，这就意味着集合中不能出现重复的数据。Redis 中集合是通过哈希表实现的，所以添加、删除、查找的复杂度都是 O(1)。集合中最大的成员数为 2^32 - 1 。

在以上实例中我们通过 <code>SADD</code> 命令向名为 lang 的集合插入若干个元素，重复元素只存储一份。

与集合相关的命令

图-7

Redis 有序集合和集合一样也是 string 类型元素的集合，且不允许重复的成员。不同的是每个元素都会关联一个 double 类型的分数。redis 正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。有序集合的成员是唯一的，但分数(score)却可以重复。集合是通过哈希表实现的，所以添加、删除、查找的复杂度都是 O(1) 。集合中最大的成员数为 2^32 - 1 。

与有序集合相关的命令

图-8

Redis 在 2.8.9 版本添加了 HyperLogLog 结构。

Redis HyperLogLog 是用来做基数统计的算法，HyperLogLog 的优点是，在输入元素的数量或者体积非常非常大时，计算基数所需的空间总是固定的、并且是很小的.

在 Redis 里面，每个 HyperLogLog 键只需要花费 12 KB 内存，就可以计算接近 2^64 个不同元素的基数。这和计算基数时，元素越多耗费内存就越多的集合形成鲜明对比。但是，因为 HyperLogLog 只会根据输入元素来计算基数，而不会储存输入元素本身，所以 HyperLogLog 不能像集合那样，返回输入的各个元素。

什么是基数？

比如数据集 {1, 3, 5, 7, 5, 7, 8}， 那么这个数据集的基数集为 {1, 3, 5 ,7, 8}, 基数（不重复元素）为 5 。 基数估计就是在误差可接受的范围内，快速计算基数。

与 HyperLogLog 相关的命令

图-9

Redis 发布订阅（pub/sub）是一种消息通信模式：发送者（pub）发送消息，订阅者（sub）接收消息。Redis 客户端可以订阅任意数量的频道。

下图展示了三个客户端订阅了同一个频道：

图-10

一旦频道收到某信息，频道会立刻将信息发送到订阅它的客户端：

图-11

以下实例演示了发布订阅是如何工作的：

现在，我们先重新开启个 redis 客户端，然后在同一个频道 channel1 发布两次消息，订阅者就能接收到消息。

此时，之前的打开的客户端显示如下：

与发布订阅相关的命令

图-12

Redis 事务可以一次执行多个命令， 并且带有以下三个重要的保证：

一个事务从开始到执行会经历以下三个阶段：开始事务、命令入队、执行事务。

以下是一个事务的例子， 它先以 <code>MULTI</code> 开始一个事务， 然后将多个命令入队到事务中， 最后由 <code>EXEC</code> 命令触发事务， 一并执行事务中的所有命令：

单个 Redis 命令的执行是原子性的，但 Redis 没有在事务上增加任何维持原子性的机制，所以 Redis 事务的执行并不是原子性的。事务可以理解为一个打包的批量执行脚本，但批量指令并非原子化的操作，中间某条指令的失败不会导致前面已做指令的回滚，也不会造成后续的指令不做。

与事务相关的命令

图-13

Redis 脚本使用 Lua 解释器来执行脚本。 Redis 2.6 版本通过内嵌支持 Lua 环境。执行脚本的常用命令为 <code>EVAL</code>。

<code>EVAL</code> 命令的语法如下：

以下实例演示了 redis 脚本工作过程：

与脚本相关的命令

图-14

Redis 连接命令主要是用于连接 redis 服务。

以下实例演示了客户端如何通过密码验证连接到 redis 服务，并检测服务是否在运行：

与连接相关的命令

图-15

Redis 服务器命令主要是用于管理 redis 服务。

以下实例演示了如何获取 redis 服务器的统计信息：

与服务器相关的命令

图-16

Redis <code>SAVE</code> 命令用于创建当前数据库的备份。该命令将在 redis 安装目录中创建 dump.rdb 文件。

现在我们看一下安装目录下是否有该文件：

可以看到，安装目录下的确有了备份文件。如果需要恢复数据，只需将备份文件 (dump.rdb) 移动到 redis 安装目录并启动服务即可。

BGSAVE

创建 redis 备份文件也可以使用命令 <code>BGSAVE</code>，该命令在后台执行。

我们可以通过 redis 的配置文件设置密码参数，这样客户端连接到 redis 服务就需要密码验证，这样可以让你的 redis 服务更安全。

我们可以通过以下命令查看是否设置了密码验证：

默认情况下 requirepass 参数是空的，这就意味着你无需通过密码验证就可以连接到 redis 服务。你可以通过以下命令来修改该参数：

设置密码后，客户端连接 redis 服务就需要密码验证，否则无法执行命令。

使用 <code>AUTH</code> 命令进行认证：

Redis 性能测试是通过同时执行多个命令实现的。

redis 性能测试的基本命令如下：

注意：该命令是在 redis 的目录下执行的，而不是 redis 客户端的内部指令。

以下实例同时执行 10000 个请求来检测性能：

redis 性能测试工具可选参数如下所示：

图-17

Redis 通过监听一个 TCP 端口或者 Unix socket 的方式来接收来自客户端的连接，当一个连接建立后，Redis 内部会进行以下一些操作：

最大连接数

在 Redis2.4 中，最大连接数是被直接硬编码在代码里面的，而在2.6版本中这个值变成可配置的。maxclients 的默认值是 10000，你也可以在 redis.conf 中对这个值进行修改。

也可以在启动服务器的时候指定最大连接数：

客户端命令

图片-18

Redis是一种基于客户端-服务端模型以及请求/响应协议的 TCP 服务。这意味着通常情况下一个请求会遵循以下步骤：

Redis 管道技术可以在服务端未响应时，客户端可以继续向服务端发送请求，并最终一次性读取所有服务端的响应。

以上实例中我们通过使用 PING 命令查看 redis 服务是否可用， 之后我们设置了 tool 的值为 redis，然后我们获取 tool 的值并使得 visitor 自增 3 次。在返回的结果中我们可以看到这些命令一次性向 redis 服务提交，并最终一次性读取所有服务端的响应。

分区是分割数据到多个 Redis 实例的处理过程，因此每个实例只保存 key 的一个子集。

分区的优势：

分区的不足：

分区类型：

Redis 有两种类型分区。 假设有 4 个 Redis 实例 R0，R1，R2，R3，和类似 user:1，user:2 这样的表示用户的多个 key ，对既定的 key 有多种不同方式来选择这个 key 存放在哪个实例中。也就是说，有不同的系统来映射某个 key 到某个 Redis 服务。

范围分区

最简单的分区方式是按范围分区，就是映射一定范围的对象到特定的 Redis 实例。

比如，ID 从 0 到 10000 的用户会保存到实例 R0，ID 从 10001 到 20000 的用户会保存到R1，以此类推。

这种方式是可行的，并且在实际中使用，不足就是要有一个区间范围到实例的映射表。这个表要被管理，同时还需要各 种对象的映射表，通常对 Redis 来说并非是好的方法。

哈希分区

另外一种分区方法是 hash 分区。这对任何 key 都适用，也无需是 object_name: 这种形式，像下面描述的一样简单：