Redis

Redis 简介

Redis（Remote Dictionary Server）是一个开源的内存数据库，遵守 BSD 协议（Berkeley Software Distribution license），它提供了一个高性能的键值（key-value）存储系统，常用于缓存、消息队列、会话存储等应用场景。

• 性能极高：Redis 以其极高的性能而著称，能够支持每秒数十万次的读写操作。这使得Redis成为处理高并发请求的理想选择，尤其是在需要快速响应的场景中，如缓存、会话管理、排行榜等。
• 丰富的数据类型：Redis 不仅支持基本的键值存储，还提供了丰富的数据类型，包括字符串、列表、集合、哈希表、有序集合等。这些数据类型为开发者提供了灵活的数据操作能力，使得Redis可以适应各种不同的应用场景。
• 原子性操作：Redis 的所有操作都是原子性的，这意味着操作要么完全执行，要么完全不执行。这种特性对于确保数据的一致性和完整性至关重要，尤其是在高并发环境下处理事务时。
• 持久化：Redis 支持数据的持久化，可以将内存中的数据保存到磁盘中，以便在系统重启后恢复数据。这为 Redis 提供了数据安全性，确保数据不会因为系统故障而丢失。
• 支持发布/订阅模式：Redis 内置了发布/订阅模式（Pub/Sub），允许客户端之间通过消息传递进行通信。这使得 Redis 可以作为消息队列和实时数据传输的平台。
• 单线程模型：尽管 Redis 是单线程的，但它通过高效的事件驱动模型来处理并发请求，确保了高性能和低延迟。单线程模型也简化了并发控制的复杂性。
• 主从复制：Redis 支持主从复制，可以通过从节点来备份数据或分担读请求，提高数据的可用性和系统的伸缩性。
• 应用场景广泛：Redis 被广泛应用于各种场景，包括但不限于缓存系统、会话存储、排行榜、实时分析、地理空间数据索引等。
• 社区支持：Redis 拥有一个活跃的开发者社区，提供了大量的文档、教程和第三方库，这为开发者提供了强大的支持和丰富的资源。
• 跨平台兼容性：Redis 可以在多种操作系统上运行，包括 Linux、macOS 和 Windows，这使得它能够在不同的技术栈中灵活部署。

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Redis 与其他 key-value 存储有什么不同？

Redis 与其他 key-value 存储系统的主要区别在于其提供了丰富的数据类型、高性能的读写能力、原子性操作、持久化机制、以及丰富的特性集。

以下是 Redis 的一些独特之处：

• 丰富的数据类型：Redis 不仅仅支持简单的 key-value 类型的数据，还提供了 list、set、zset（有序集合）、hash 等数据结构的存储。这些数据类型可以更好地满足特定的业务需求，使得 Redis 可以用于更广泛的应用场景。
• 高性能的读写能力：Redis 能读的速度是 110000次/s，写的速度是 81000次/s。这种高性能主要得益于 Redis 将数据存储在内存中，从而显著提高了数据的访问速度。
• 原子性操作：Redis 的所有操作都是原子性的，这意味着操作要么完全执行，要么完全不执行。这种特性对于确保数据的一致性和完整性非常重要。
• 持久化机制：Redis 支持数据的持久化，可以将内存中的数据保存在磁盘中，以便在系统重启后能够再次加载使用。这为 Redis 提供了数据安全性，确保数据不会因为系统故障而丢失。
• 丰富的特性集：Redis 还支持 publish/subscribe（发布/订阅）模式、通知、key 过期等高级特性。这些特性使得 Redis 可以用于消息队列、实时数据分析等复杂的应用场景。
• 主从复制和高可用性：Redis 支持 master-slave 模式的数据备份，提供了数据的备份和主从复制功能，增强了数据的可用性和容错性。
• 支持 Lua 脚本：Redis 支持使用 Lua 脚本来编写复杂的操作，这些脚本可以在服务器端执行，提供了更多的灵活性和强大的功能。
• 单线程模型：尽管 Redis 是单线程的，但它通过高效的事件驱动模型来处理并发请求，确保了高性能和低延迟。

Redis 数据类型

Redis 主要支持以下几种数据类型：

• string（字符串）: 基本的数据存储单元，可以存储字符串、整数或者浮点数。
• hash（哈希）:一个键值对集合，可以存储多个字段。
• list（列表）:一个简单的列表，可以存储一系列的字符串元素。
• set（集合）:一个无序集合，可以存储不重复的字符串元素。
• zset(sorted set：有序集合): 类似于集合，但是每个元素都有一个分数（score）与之关联。
• 位图（Bitmaps）：基于字符串类型，可以对每个位进行操作。
• 超日志（HyperLogLogs）：用于基数统计，可以估算集合中的唯一元素数量。
• 地理空间（Geospatial）：用于存储地理位置信息。
• 发布/订阅（Pub/Sub）：一种消息通信模式，允许客户端订阅消息通道，并接收发布到该通道的消息。
• 流（Streams）：用于消息队列和日志存储，支持消息的持久化和时间排序。
• 模块（Modules）：Redis 支持动态加载模块，可以扩展 Redis 的功能。

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String（字符串）

string 是 redis 最基本的类型，可以理解成与 Memcached（一个高性能、分布式内存对象缓存系统） 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。

1. 任意数据存储：Redis 的字符串可以存储任何二进制数据，包括文本、图片、音频等，不受限于可打印字符。
2. 无编码转换：数据存储和检索时，Redis 不会对其进行编码或解码，保证数据的原始性。
3. 长度明确：Redis 通过长度而非终止符（如 C 语言中的 \0）来确定字符串的边界，因此可以包含空字符等特殊字节。

string 类型是 Redis 最基本的数据类型，string 类型的值最大能存储 512MB。

常用命令

• SET key value：设置键的值。
• GET key：获取键的值。
• INCR key：将键的值加 1。
• DECR key：将键的值减 1。
• APPEND key value：将值追加到键的值之后。

注意：一个键最大能存储 512MB。

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Hash（哈希）

Redis hash 是一个键值(key=>value)对集合，类似于一个小型的 NoSQL 数据库。

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。

每个哈希最多可以存储 2^32 - 1 个键值对。

• 常用命令
• HSET key field value：设置哈希表中字段的值。
• HGET key field：获取哈希表中字段的值。
• HGETALL key：获取哈希表中所有字段和值。
• HDEL key field：删除哈希表中的一个或多个字段。

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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）。

列表最多可以存储 2^32 - 1 个元素。

常用命令

• LPUSH key value：将值插入到列表头部。
• RPUSH key value：将值插入到列表尾部。
• LPOP key：移出并获取列表的第一个元素。
• RPOP key：移出并获取列表的最后一个元素。
• LRANGE key start stop：获取列表在指定范围内的元素。

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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)。

常用命令

• SADD key value：向集合添加一个或多个成员。
• SREM key value：移除集合中的一个或多个成员。
• SMEMBERS key：返回集合中的所有成员。
• SISMEMBER key value：判断值是否是集合的成员。

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。

sadd key member

注意：以上实例中 rabbitmq 添加了两次，但根据集合内元素的唯一性，第二次插入的元素将被忽略。

集合中最大的成员数为 232 - 1(4294967295, 每个集合可存储40多亿个成员)。

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zset(sorted set：有序集合)

Redis zset 和 set 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。

zset的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。

常用命令

• ZADD key score value：向有序集合添加一个或多个成员，或更新已存在成员的分数。
• ZRANGE key start stop [WITHSCORES]：返回指定范围内的成员。
• ZREM key value：移除有序集合中的一个或多个成员。
• ZSCORE key value：返回有序集合中，成员的分数值。

zadd 命令

添加元素到集合，元素在集合中存在则更新对应score

zadd key score member 

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其他高级数据类似

HyperLogLog

• 用于基数估计算法的数据结构。
• 常用于统计唯一值的近似值。

Bitmaps

• 位数组，可以对字符串进行位操作。
• 常用于实现布隆过滤器等位操作。

Geospatial Indexes

• 处理地理空间数据，支持地理空间索引和半径查询。

  • Streams

  • 日志数据类型，支持时间序列数据。

    用于消息队列和实时数据处理。

Redis 命令

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。Redis 客户端在我们之前下载的的 redis 的安装包中。

语法

Redis 客户端的基本语法为：

$ redis-cli

实例

以下实例讲解了如何启动 redis 客户端：

启动 redis 服务器，打开终端并输入命令 redis-cli，该命令会连接本地的 redis 服务。

$ redis-cli
redis 127.0.0.1:6379>
redis 127.0.0.1:6379> PING

PONG

在以上实例中连接到本地的 redis 服务并执行 PING 命令，该命令用于检测 redis 服务是否启动。

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在远程服务上执行命令

如果需要在远程 redis 服务上执行命令，同样使用 redis-cli 命令。

语法

$ redis-cli -h host -p port -a password

实例

以下实例演示了如何连接到主机为 127.0.0.1，端口为 6379 ，密码为 mypass 的 redis 服务上。

$redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 -a "mypass"
redis 127.0.0.1:6379>
redis 127.0.0.1:6379> PING

PONG

Redis 键(key)

Redis 键命令用于管理 redis 的键。

语法

Redis 键命令的基本语法如下：

redis 127.0.0.1:6379> COMMAND KEY_NAME

实例

redis 127.0.0.1:6379> SET mykey redis
OK
redis 127.0.0.1:6379> DEL mykey
(integer) 1

在以上实例中DEL 是一个命令， mykey 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

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Redis keys 命令

下表给出了与 Redis 键相关的基本命令：

命令	描述
DEL key	用于在 key 存在时删除 key。
DUMP key	序列化给定 key ，并返回被序列化的值。
EXISTS key	检查给定 key 是否存在。
EXPIRE key seconds	为给定 key 设置过期时间，以秒计。
EXPIREAT key timestamp EXPIREAT	作用和 EXPIRE 类似，都用于为 key 设置过期时间。 不同在于 EXPIREAT 命令接受的时间参数是 UNIX 时间戳(unix timestamp)。
PEXPIRE key milliseconds	设置 key 的过期时间以毫秒计。
PEXPIREAT key milliseconds-timestamp	设置 key 过期时间的时间戳(unix timestamp) 以毫秒计
KEYS pattern	查找所有符合给定模式(pattern)的 key 。
MOVE key db	将当前数据库的 key 移动到给定的数据库 db 当中。
PERSIST key	移除 key 的过期时间，key 将持久保持。
PTTL key	以毫秒为单位返回 key 的剩余的过期时间。
TTL key	以秒为单位，返回给定 key 的剩余生存时间(TTL, time to live)。
RANDOMKEY	从当前数据库中随机返回一个 key 。
RENAME key newkey	修改 key 的名称
RENAMENX key newkey	仅当 newkey 不存在时，将 key 改名为 newkey 。
SCAN cursor [MATCH pattern] [COUNT count]]	迭代数据库中的数据库键。
TYPE key	返回 key 所储存的值的类型。