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NoSQL之 Redis配置与优化

发布时间 2023-03-29 14:30:25作者: menglang

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（二维表格模型）基础上，一般面向于记录。
  • 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。
  • 主流的关系型数据库包括oracle、MySQL、SQL Server、Microsoft Access、DB2、PostgresQL等。
  • 以上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。

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。
  • 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数据库有Redis、MongBD、Hbase、Memcached、Elasticsearch、TSDB等。

关系型数据库和非关系型数据库区别

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。

扩展方式不同

sQL和NoSOL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。

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。sQ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。

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。

  • High performance—对数据库高并发读写需求

  • Huge Storage—对海量数据高效存储与访问需求

  • High Scalability s&High Availability一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Web2.0的数据库发展带来新的思路。让关系型数据库关注在关系上和对数据的一致性保障，非关系型数据库关注在存储和高效率上。例如，在读写分离的MysQL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

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）。

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。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的优点

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：支持key-value、Strings（字符串）、Lists（列表）、Hashes（散列）、Sets（无序集合）及Sorted Sets（有序集合） 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应用场景

  • Redis作为基于内存运行的数据库，是一个高性能的缓存，一般应用在Session缓存、队列、排行榜、计数器、最近最热文章、最近最热评论、发布订阅等。
  • Redis 适用于数据实时性要求高、数据存储有过期和淘汰特征的、不需要持久化或者只需要保证弱一致性、逻辑简单的场景。

Redis为什么这么快？

  • Redis是一款纯内存结构，避免了磁盘I/o等耗时操作。
  • 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。
  • 采用了I/o多路复用机制，大大提升了并发效率

注：在Redis6.0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。

单线程

Redis 6.0版本前一直是单线程方式处理用户的请求

单线程为何如此快?

  • 纯内存
  • 非阻塞
  • 避免线程切换和竞态消耗

memcached与Redis对比

 MencachedRedis
类型 Key-value数据库 Key-value数据库
过期策略 支持 支持
数据类型 单一数据类型 五大数据类型
持久性 不支持 支持
主从 不支持 支持
虚拟内存 不支持 支持

Redis安装部署

部署步骤

systemctl stop firewalld.service          #关闭防火墙
setenforce 0

yum install -y gcc gcc-c++ make           #安装依赖包环境
cd /opt
tar -zxvf redis-5.0.7.tar.gz              #解压软件报
cd redis-5.0.7/                           #进入目录
make                                      #编译
make PREFIX=/usr/local/redis install      #指定安装目录去安装
#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。

#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 utils/
./install_server.sh
一路回车
Please select the redis executable path[/usr/local/bin/redis-server]/usr/local/redis/bin/redis-server
#需要手动修改为/usr/local/redis/bin/redis-server，注意要一次性正确输入
Port           : 6379                              #默认监听端口为6397
Config file    : /etc/redis/6379.conf              #配置文件路劲
Log file       : /var/log/redis_6379.log           #日志文件路劲
Data dir       : /var/lib/redis/6379               #数据文件路劲
Executable     : /usr/local/redis/bin/redis-server #可执行文件路劲
Cli Executable : /usr/local/redis/bin/redis-cli    #客户端命令工具
   
#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installserver.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 | grep redis

#Redis服务控制
/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

修改配置文件监听的地址主机

vim /etc/redis/6379.conf
##70行##修改
bind 127.0.0.1 192.168.239.50   #添加监听地址
/etc/init.d/redis_6379 restart    #重启服务
netstat -natp | grep redis      #查看监听地址

Redis命令工具

  • rdb 和 aof 是redis服务中持久化功能的两种形式
  • redis-cli常用于登陆至redis数据库
Redis命令工具功能
redis-server 用于启动Redis的工具
redi s-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

redis-cli命令行工具（远程登录）

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

#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
选项功能
-h 指定远程主机
-p 指定Redis 服务的端口号
-a 指定密码，未设置数据库密码可以省略-a选项
-n 指定进入库的序列号

示例

redis-cli -h 192.168.239.50 -p 6379    #指定地址登录
redis-cli       #本机登录

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。

语法
redis-benchmark [选项] [选项值]
选项作用
-h 指定服务器主机名
-p 指定服务器端口
-s 指定服务器socket(套接字)
-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 O=reconnect
-r SET/GET/INCR使用随机key，SADD使用随机值
-p 通过管道传输请求
-q 强制退出redis。仅显示querylsec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 ldle模式。仅打开N个idle连接并等待

示例1

向IP地址为192.168.239.50、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 192.168.239.50 -p 6379 -c 100 -n 100000

示例2

测试存储大小100字节的数据包的性能

redis-benchmark -h 192.168.239.50 -p 6379 -q -d 100

示例3

测试本机上的Redis服务器运行set与ipush操作时的性能

redis-benchmark -t set,lpush -n 10000 -q

Redis数据库常用命令

set 与get

set     存放数据
命令格式为 set key value

get     获取数据
命令格式为 get keyredis-cli

redis-cli    #本机登录
set id 1    #存放一条数据
get id        #查看数据

keys

查看数据库中的键

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

存放一些数据
set id 1
set ip 2
set ia 3
set iq 4
set im 11
set imp 11

示例1

keys * #显示所有键名

示例2

keys i? #显示i开头后根的任意一个字符的键名

示例3

keys i* #显示以i开头的所有键名

exists               #判断键名是否存在 
exists "键名"         #存在返回1  不存在返回0

 exists id
 exists gb

del

删除键

del  键名

del iq
keys i*

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

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。

示例1

改名

keys i*
rename ip io

示例2

改名覆盖

get ip
get im
rename ip im
keys i*
get im

renamenx命令

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

dbsize命令

的作用是查看当前数据库中key的数目。

设置登录密码

config set requirepass  密码
设置密码

#使用config get requirepass命令查看密码（一旦设置密码，必须先验证通过密码，否则所有操作不可用）
config set requirepass 1999612
config get requirepass
auth 1999612
config set requirepass 1999612
config get requirepass

清空密码

config set requirepass ''

Redis多数据库常用命令

  • Redis 支持多数据库，Redis默认情况下包含16个数据库，数据库名称是用数字0-15来依次命名的。
  • 多数据库相互独立，互不干扰。

多数据库间切换

命令格式：select序号

使用redis-c1i连接Redis数据库后，默认使用的是序号为0的数据库。
select 10#切换至序号为10的数据库

多数据库间移动数据

格式：move键值序号

keys *           查看所有键
move ip 10       移动键到数据库10中
select 10        切换到数据库10
get ip           获取键数据 
keys *           查看所有键
select 0         移动键到数据库0中
keys *           查看所有键

手清除数据库内数据

FLUSHDB：清空当前数据库数据

FLUSHALL：清空所有数据库的数据，慎用！

总结

1）数据库

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)

2）redis测试工具

Redis命令工具中的 rdb 和 aof 是redis服务中持久化功能的两种形式！ redis-cli命令行工具（远程登录）； redis-benchmark 测试工具（有效的测试 Redis 服务的性能）

3）redis数据库命令

set 、get和del ：存放、获取和删除数据 keys：获取key，可以结合通配符 * 和 ？ exists和type：判断key是否存在和判断类型 rename和renamenx：重命名的两种，后者会进行判断，存在则不改 dbsize：查看当前数据库中key的数目

4）Redis多数据库常用命令

select 序号 ：切换库名(16个数据库，数据库名称是用数字0-15) move 键值 序号：多数据库间移动数据 FLUSHDB ：清空当前数据库数据 FLUSHALL ：清空所有数据库的数据，慎用!