Redis原理及基本应用
CAP定理：
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C：Consistency 一致性，分布式系统中数据备份节点都需要实时保持数据一致性；
A：Availability 可用性，集群中有节点发生故障，并不影响整个集群对外提供服务；
P：Partition tolerance 分区容错性，系统数据部分丢失后，仍能提供服务。
在一个分布式系统中，CAP三者不能兼得；高可用、数据一致是很多系统设计的目标，但是分区的现象是不可避免的事情：
CA：分区的现象是始终存在的，一般得CA系统指的是在各分区后的子分区内保持CA；
CP：系统保持强一致性，在同步各节点之间数据中，无法做到多外提供服务，在关系型数据库事务中，就能体现CP的特性；
AP：保证高可用，就必须放弃强一致性。一旦集群中发生分区现象，每个节点都能使用自己的本地数据对外提供服务，但是这样会导致全局数据的不一致性，NOSQL都基本数据此特性。
由于网络硬件等问题，造成延迟丢包的现象肯定会发生，所以分区容忍性是我们必须要实现的。在设计分布式系统中，只能在一致性和可用性之间做权衡。
BASE方案：
BA(Basically Available) 基本可用，分布式系统出现故障时，允许损失部分可用性，保证核心可用；
S(Soft state) 软状态，指允许系统出现中间状态，不会影响系统整体可用性；
E(Eventually consistent) 最终一致，系统中所有数据副本经过一段时间后，最终能够达到一致的状态。
NoSQL主要的四种技术流派：
K/V存储：key-value，如Dynamo、redis；
Column Family：列式数据库，如HBase；
Document：文档数据库，如MongoDB；
GraphDB：图式数据库。
Redis：Remote DICtionary Server：数据结构服务器。
Redis的特点：
(1) 完全开源免费，遵守BSD协议；
(2) 支持数据持久化存储；
(3) 支持数据备份。
Redis的优势：
(1) 性能高— 110000次/s的读速度，81000次/s的写速度；
(2) 支持的数据类型多— 有字符串(String)，哈希(Hash)，列表(List)，集合(Sets)，有序集合(Sorted sets)等类型的值。
(3) 原子性— 所有的操作都是原子性的；
(4) 特性丰富— 支持publish/subscribe、通知、key过期等特性。
Redis安装：3.0以上版本，需要到官网下载rpm包。
安装Redis的rpm包需要依赖到jemalloc安装包，所以需要配置好epel的yum源：
yum install ./redis-3.2.3-1.el7.x86_64.rpm
Redis配置：
Redis的配置文件为/etc/redis.conf，默认的监听端口为TCP的6379，通过rediscli可以登录交互式命令行界面：
[root@node7 ~]# systemctl start redis.service
[root@node7 ~]# redis-cli
127.0.0.1:6379>
Redis数据类型：
Redis支持五中数据类型：字符串(String)，哈希(Hash)，列表(List)，集合(Sets)，有序集合 (Sorted sets)。
(1) 字符串(String)
127.0.0.1:6379> SET name 'hisen' #设置一个字符串的key为name，value为hisen
OK #设置结果状态为OK
127.0.0.1:6379> GET name #获取key为name的值
"hisen" #获取的结果
注意：一个键最大能存储512MB。
(2) 哈希(Hash)
Hash类型为一键多值型，一个键对应一个集合的值，命令HMSET、HGETALL。
127.0.0.1:6379> HMSET hisen id name age gender
OK
127.0.0.1:6379> HGETALL hisen
1) "id"
2) "name"
3) "age"
4) "gender"
每个hash可以存储2^32-1个键值对。
(3) 列表(List)
列表类型值，可以从左边或者右边加入字符串列表中，命令LPUSH、RPUSH、LRANGE：
127.0.0.1:6379> LPUSH friends he
(integer) 1
127.0.0.1:6379> LPUSH friends tao
(integer) 2
127.0.0.1:6379> LPUSH friends ying
(integer) 3
127.0.0.1:6379> RPUSH friends yu
(integer) 4
127.0.0.1:6379> RPUSH friends zhen
(integer) 5
127.0.0.1:6379> LRANGE friends 0 4
1) "ying"
2) "tao"
3) "he"
4) "yu"
5) "zhen"
每个列表最多可存储2^32-1个元素。
(4) 集合(Sets)
Set是string类型的无序集合，命令SADD 、SMEMBERS。
添加一个String元素，成功返回1，如果插入的元素与集合中某元素相同，则返回0。
127.0.0.1:6379> SADD animals cat
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SADD animals pig
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SADD animals dog
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SADD animals panda
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SADD animals dog
(integer) 0
127.0.0.1:6379> SMEMBERS animals
1) "pig"
2) "panda"
3) "cat"
4) "dog"
(5) ZSET 有序集合 (Sorted sets)
ZSET也是string类型元素集合，而且不重复；
每个元素加入集合中时都会关联一个double类型的分数，Redis就是通过分数来对集合元素进行从大到小的排序，分数可以相同。
127.0.0.1:6379> ZADD animals 0 pig
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ZADD animals 2 cat
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ZADD animals 4 dog
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ZADD animals 6 panda
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ZRANGEBYSCORE animals 0 10
1) "pig"
2) "cat"
3) "dog"
4) "panda"
Redis 配置：
Redis的配置文件为安装目录下的redis.conf文件，也可以通过命令行来查看：
127.0.0.1:6379> CONFIG GET *
1) "dbfilename"
2) "dump.rdb"
3) "requirepass"
4) "hisen"
5) "masterauth"
6) ""
7) "unixsocket"
8) ""
9) "logfile"
10) "/var/log/redis/redis.log"
11) "pidfile"
12) "/var/run/redis/redis.pid"
13) "slave-announce-ip"
14) ""
15) "maxmemory"
16) "0"
17) "maxmemory-samples"
18) "5"
19) "timeout"
20) "0"
21) "auto-aof-rewrite-percentage"
22) "100"
23) "auto-aof-rewrite-min-size"
24) "67108864"
25) "hash-max-ziplist-entries"
26) "512"
27) "hash-max-ziplist-value"
28) "64"
29) "list-max-ziplist-size"
30) "-2"
31) "list-compress-depth"
32) "0"
…
redis.conf 配置文件项：
bind 0.0.0.0 #监听端口
protected-mode yes
port 6379 #默认监听端口
tcp-backlog 511
timeout 0 #超时时间，0为不超时
tcp-keepalive 300
daemonize no #是否以守护方式运行
supervised no
pidfile /var/run/redis/redis.pid #存放pid的文件
loglevel notice #日志记录级别：debug、verbose、notice、warning
logfile /var/log/redis/redis.log #日志存放的文件
databases 16 #数据库数量
save 900 1 #指定900s内，有1次更新，就将数据同步到磁盘文件中
save 300 10 #指定300s内，有10次更新，就将数据同步到磁盘文件中
save 60 10000 #指定60s内，有10000次更新，就将数据同步到磁盘文件中
stop-writes-on-bgsave-error yes
rdbcompression yes #本地数据是否压缩
rdbchecksum yes
dbfilename dump.rdb #本地数据库名，默认为dump.rdb
dir /var/lib/redis #本地数据库存放路径
slaveof
masterauth
slave-serve-stale-data yes
slave-read-only yes
repl-diskless-sync no
repl-diskless-sync-delay 5
repl-disable-tcp-nodelay no
slave-priority 100
requirepass foobared #设置redis连接密码
maxclients 10000 #同一时间最大客户端连接数
maxmemory
appendonly no #指定是否在每次更新操作后进行日志记录
appendfilename "appendonly.aof" #更新日志文件名
appendfsync everysec #指定更新日志条件：no表示等操作系统进行数据缓存同步到磁盘；always每次更新操作后手动低啊用fsync()将数据写进磁盘；everysec每秒同步一次
no-appendfsync-on-rewrite no
auto-aof-rewrite-percentage 100
auto-aof-rewrite-min-size 64mb
aof-load-truncated yes
lua-time-limit 5000
slowlog-log-slower-than 10000
slowlog-max-len 128
latency-monitor-threshold 0
notify-keyspace-events ""
hash-max-ziplist-entries 512
hash-max-ziplist-value 64
list-max-ziplist-size -2
list-compress-depth 0
set-max-intset-entries 512
zset-max-ziplist-entries 128
zset-max-ziplist-value 64
hll-sparse-max-bytes 3000
activerehashing yes
client-output-buffer-limit normal 0 0 0
client-output-buffer-limit slave 256mb 64mb 60
client-output-buffer-limit pubsub 32mb 8mb 60
hz 10
aof-rewrite-incremental-fsync yes
Redis 发布订阅
Redis 发布订阅分为发送消息端(pub),接收信息端(sub)。
示例：
(1) 创建一个订阅频道WeChat：
127.0.0.1:6379> SUBSCRIBE WeChat
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"
2) "WeChat"
3) (integer) 1
(2) 另外开启一个客户端，并对WeChat频道进行信息发布：
127.0.0.1:6379> PUBLISH WeChat "Today is a funny day!"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> PUBLISH WeChat "I Love Linux!"
(integer) 1
(3) 返回订阅客户端查看：
127.0.0.1:6379> SUBSCRIBE WeChat
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"
2) "WeChat"
3) (integer) 1
1) "message"
2) "WeChat"
3) "Today is a funny day!"
1) "message"
2) "WeChat"
3) "I Love Linux!"
命令 | 描述 |
PSUBSCRIBE pattern [pattern ...] | 订阅一个或多个符合模式的频道 |
PUBSUB subcommand [argument [argument ...]] | 查看订阅与发布系统状态 |
PUBLISH channel message | 将信息发送给指定频道 |
PUNSUBSCRIBE [pattern [pattern ...]] | 退订所有给定模式的频道 |
SUBSCRIBE channel [channel ...] | 订阅给定的一个或多个频道信息 |
UNSUBSCRIBE [channel [channel ...]] | 退订给定的频道 |
Redis 事务：
事务隔离性：一个事务中的所有命令都会按顺序执行，执行事务时不会被其他客户端发来的命令打断；
事务原子性：事务中的命令，要么全部执行，要么全部不执行。
示例：
MULTI是开启一个事务的标识，之后多个命令会在事务中列队，等执行EXEC时，列队中的所有命令再依次执行。
127.0.0.1:6379> MULTI
OK
127.0.0.1:6379> SET name hisen
QUEUED
127.0.0.1:6379> GET name
QUEUED
127.0.0.1:6379> SADD xingshi zhao qiao sun li
QUEUED
127.0.0.1:6379> SMEMBERS xingshi
QUEUED
127.0.0.1:6379> EXEC
1) OK
2) "hisen"
3) (integer) 4
4) 1) "qiao"
2) "li"
3) "sun"
4) "zhao"
命令 | 描述 |
DISCARD | 取消事务 |
EXEC | 执行事务 |
MULTI | 开始一个事务 |
UNWATCH | 取消对所有key的监控 |
WATCH key [key ...] | 监控key，如果在事务执行前key被更改，事务将会被打断 |
Redis 安全：
设置服务连接密码，可以通过配置文件，也可以通过命令行设置：
(1)查看Redis是否启用密码验证：
127.0.0.1:6379> CONFIG GET requirepass
1) "requirepass"
2) "" #空字符串代表没设置验证密码
(2)设置Redis密码验证：
127.0.0.1:6379> CONFIG SET requirepass "hisen" #设置密码为hisen
OK
127.0.0.1:6379> CONFIG GET requirepass #查看密码
1) "requirepass"
2) "hisen" #密码已设置，为hisen
(3)验证密码有效性：
127.0.0.1:6379> GET name #没输密码前，试图获取数据
(error) NOAUTH Authentication required. #显示没有认证的错误
127.0.0.1:6379> AUTH hisen #输入认证密码
OK #状态为OK
127.0.0.1:6379> GET name #再次获取数据
"hisen" #正确返回数据
Redis 性能测试工具之redis-benchmark
redis-benchmark [option] [option value]
redis-benchmark选项：
选项 | 描述 | 默认值 |
-h | 指定主机名 | 127.0.0.1 |
-p | 指定端口 | 6379 |
-s | 服务器socket | |
-c | 并发连接数 | 50 |
-n | 请求数 | 10000 |
-d | 以字节的形式指定SET/GET值的数据大小 | 2 |
-k | 1=keep alive 0=reconnect | 1 |
-r | SET/GET/INCR使用随机key，SADD使用随机值 | |
-P | 通过管道传输 | 1 |
-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 | |
-l | ldle模式，仅打开N个idle连接并等待 | |
-a | 指定认证密码 | |
-dbnum | 选择数据库号 | 0 |
-e | 标准输出server回复的错误信息 |
示例：
[root@node7 ~]# redis-benchmark -h 127.0.0.1 -p 6379 -t set,lpush -c 100 -n 10000
====== SET ======
10000 requests completed in 0.07 seconds
100 parallel clients
3 bytes payload
keep alive: 1
98.23% <= 1 milliseconds
100.00% <= 1 milliseconds
147058.81 requests per second
====== LPUSH ======
10000 requests completed in 0.07 seconds
100 parallel clients
3 bytes payload
keep alive: 1
99.51% <= 1 milliseconds
100.00% <= 1 milliseconds
147058.81 requests per second
[root@node7 ~]# redis-benchmark -h 127.0.0.1 -p 6379 -t set,lpush -c 100 -n 10000 -q
SET: 144927.55 requests per second
LPUSH: 151515.16 requests per second
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