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Redis概述及安装、使用和管理
NoSQL (Not Only 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、TSD等。Redis(远程字典服务器)是一个开
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一、NoSQL非关系型数据库
1.NoSQL概述
NoSQL (Not Only 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、TSD等。
2.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。
SQL数据库天然就是表格式的,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。
NoSQL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
关系型和非关系型数据库最大的差别是在扩展方式上,要支持日益增长的需求当然要扩展。
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。
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。
3.非关系型数据库使用场景
可用于应对web2.0纯动态网站类型的三高问题(高并发、高性能、高可用)。
- 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 and 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web2.0的数据库发展带来新的思路:
关系型数据库关注在关系和对数据的一致性保障上;
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。
二、Redis概述
1.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主进程的执行效率。
2.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、Lists、Hashes、Sets 及 Sorted 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:即支持 master-salve 模式的数据备份。
3.Redis读写快的原因
Redis基于内存运行,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。
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。
采用了I/O多路复用机制,减少网络I/O消耗,大大提升了并发效率。
4.适用场景
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。
三、Redis安装配置
#将安装包放在/opt下
cd /opt
tar xf redis-5.0.7.tar.gz
cd redis-5.0.7/
#编译
make
#安装到指定目录
make install PREFIX=/usr/local/redis
还需要到安装包中的utils/下,执行install_server.sh
再在配置文件/etc/redis/6379.conf中修改监听地址
四、Redis的使用
工具 | 作用 |
---|---|
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.命令行工具redis-cli(登录)
2.测试工具redis-benchmark(测试)
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代表keep alive保持连接 ;0代表reconnect重连
-r SET、GET、INCR 使用随机key ;SADD使用随机值
-P 通过管道传输<numreg>请求
-q 强制退出redis 仅显示query/sec值
--csv 以CSV格式(,分割字段的文本)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192.168.109.133、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 192.168.116.10 -p 6379 -c 100 -n 100000
#测试存取大小为100字节的数据包的性能
redis-benchmark -h 192.168.116.10 -p 6379 -q -d 100
#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
3.redis命令的使用
(1)存入键值对
SET 键 值
(2)获取键的值
GET 键
(3)判断键的数据类型(redis默认数据类型为string)
TYPE 键
Redis中的五大数据类型
名称 | 类型 |
---|---|
String | 字符串 |
List | 列表 |
Hash | 散列 |
Set | 无序集合 |
Sorted Set | 有序集合 |
(4)查看键
KEYS * 查看所有键
KEYS 通配符 查看通配符匹配的指定键
(5)判断键是否存在
EXISTS 键
(6)删除键
DEL 键
(7)修改键名
RENAME 原键名 新键名
若要更改的新键名已存在,则会覆盖此键名的值(建议改名前先exists一下)或使用:
RENAMENX 原键名 新键名 //修改前判断新键名是否存在,存在则返回0,不存在则返回1并执行修改
(8)统计键数量
DBSIZE
(9)设置密码
CONFIG SET REQUIREPASS 密码
AUTH 密码 登入后做验证
(10)查看当前密码
CONFIG GET REQUIREPASS
(11)删除密码
CONFIG SET REQUIREPASS ''
4.Redis多库常用命令
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(默认登入是0号数据库)。多数据库相互独立,互不干扰。
(1)切换数据库
SELECT 库号
(2) 将数据移动到指定库
MOVE 键 库号
五、Redis性能管理
1.查看内存使用
info memory
mem fragmentation _ratio #内存碎片率 = used memory_rss / used memoryused
memory _rss #是Redis向操作系统申请的内存。
used memory #是Redis中的数据占用的内存。
used memory peak # redis内存使用的峰值。
2.清理内存碎片
(1)内存碎片如何产生
Redis内部有自己的内存管理器,为了提高内存使用的效率,来对内存的申请和释放进行管理。
Redis中的值删除的时候,并没有把内存直接释放,交还给操作系统,而是交给了Redis内部有内存管理器。
Redis中申请内存的时候,也是先看自己的内存管理器中是否有足够的内存可用。
Redis的这种机制,提高了内存的使用率,但是会使Redis中有部分自己没在用,却不释放的内存,导致了内存碎片的发生。
(2)内存碎片率
跟踪内存碎片率对理解Redis实例的资源性能是非常重要的
- 内存碎片率在1到1.5之间是正常的,这个值表示内存碎片率比较低,也说明Redis没有发生内存交换。
- 内存碎片率超过1.5,说明Redis消耗了实际需要物理内存的150%,其中50%是内存碎片率。
- 内存碎片率低于1的,说明Redis内存分配超出了物理内存,操作系统正在进行内存交换。需要增加可用物理内存或减少Redis内存占用。
(3)清理内存碎片
Redis版本4.0以下
需要在 redis-cli工具上输入shutdown save 命令,让Redis数据库执行保存操作并关闭Redis服务,再重启服务器。Redis服务器重启后,Redis会将没用的内存归还给操作系统,碎片率会降下来。
Redis4.0版本以上
执行 config set activedefrag yes,开启自动碎片清理;
执行 memory purge,手动碎片清理。
3.内存使用率
redis实例的内存使用率超过可用最大内存,操作系统将开始进行内存与swap空间交换,导致性能大大降低。
避免内存交换发生的方法
- 针对缓存数据大小选择安装 Redis实例
- 尽可能的使用Hash数据结构存储
- 设置key的TTL生命周期(setex 键名 时间(s) 值)
4.内回收key
内存清理策略,保证合理分配redis有限的内存资源。默认情况下回收策略是禁止删除,当达到设置的最大阀值时,需选择一种key的回收策略。
配置文件中修改maxmemory-policy属性值
volatile-lru | 使用LRU算法从已设置过期时间的数据集合中淘汰数据(移除最近最少使用的key,针对设置了TTL的key) |
volatile-ttl | 从已设置过期时间的数据集合中挑选即将过期的数据淘汰(移除最近过期的key) |
volatile-random | 从已设置过期时间的数据集合中随机挑选数据淘汰(在设置了TTL的key里随机移除) |
allkeys-lru | 使用LRU算法从所有数据集合中淘汰数据(移除最少使用的key,针对所有的key) |
allkeys-random | 从数据集合中任意选择数据淘汰(随机移除key) |
noenviction | 禁止淘汰数据(不删除直到写满报错) |
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