Java高级技术day79：Redis

一、Redis的安装和数据类型

1.Redis简介：

Remote Dictionary Server(Redis)是一个开源的使用 ANSI C 语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value 数据库，并提供多种语言的 API。
它通常被称为数据结构服务器，因为值（value）可以是 字符串(String), 哈希(Map), 列表(list), 集合(sets) 和 有序集合(sorted sets)等类型。

2.Redis 的特点：

（1）支持多种数据结构，如 string(字符串)、 list(双向链表)、dict(hash 表)、set(集合)、 zset(排序 set)、hyperloglog(基数估算)；
（2）支持持久化操作，可以进行 aof 及 rdb 数据持久化到磁盘，从而进行数据备份或数 据恢复等操作，较好的防止数据丢失的手段。
（3）支持通过 Replication 进行数据复制，通过 master-slave 机制，可以实时进行数据的 同步复制，支持多级复制和增量复制，master-slave 机制是 Redis 进行 HA 的重要手段。
（4）单进程请求，所有命令串行执行，并发情况下不需要考虑数据一致性问题。

3.安装Redis单机版：

（1）需要在Linux系统中安装gcc；命令（yum install -y gcc-c++ ）；
（2）将下载好的redis压缩包上传到Linux服务器中，并解压安装包；命令（tar -zxvf redis...... ）；
（3）redis 的版本：
副版本号奇数版本号是测试版，不建议在生产环境中使用。偶数版本时稳定版建议在生产环境中使用。3.0 版本更新比较大。集成了集群技术。
（4）编译redis；进入redis的解压完毕的根目录下 执行命令：make；
（5）安装 redis 命令：进 入 redis 的 解 压 完 毕 的 根 目 录 下，执行命令（make install PREFIX=/usr/local/redis）；
（6）将 redis 解压目录下的 redis.conf 文件拷贝到 安装好的 redis 的 bin 目录下 命令（cp redis.conf /usr/local/redis/bin ）；
（7）修改拷贝的redis.conf配置文件；命令：vim redis.conf ；
（8）将daemonize no 改为 yes ；

修改redis配置文件

• 启动redis：

在 bin 目录下执行命令：./redis-server redis.conf ；

启动

• 查看 redis 启动是否成功 ：

输入命令：ps aux|grep redis ；

查看状态

• 关闭redis：

命令 ./redis-cli shutdown ；

• 测试redis

在 bin目录下启动 redis 自带的客户端 ./redis-cli常见 redis 命令：ping--->pong。

测试

4.Redis的数据类型：

4.1String字符串：

Redis 字符串是字节序列。Redis 字符串是二进制安全的，这意味着他们有一个已知的 长度没有任何特殊字符终止，所以你可以存储任何东西，512 兆为上限。

set和get
del和flushdb

（1）incr 让当前键值以 1 的数量递增，并返回递增后的值 ；
（2）incrby 可以指定参数一次增加的数值，并返回递增后的值；
（3）decr 让当前键值以 1 的数量递减 并返回递减后的值；
（4）decrby 可以指定参数一次递减的数值，并返回递减后的值；
（5）incrbyfloat 可以递增一个双精度浮点数；
（6）append 作用是向键值的末尾追加 value。如果键不存在则将该键的值设置为 value。返 回值是追加后字符串的总长度。
（7）mget/mset 作用与 get/set 相似，不过 mget/mset 可以同时获得/设置多个键的键值 ；
（8）del 根据 key 来删除 value ；
（9）flushdb 清除当前库的所有数据 ；

4.2Hash(hash 表)

Redis 的哈希是键值对的集合。 Redis 的哈希值是字符串字段和字符串值之间的映射， 因此它们被用来表示对象。

结构

（1）hset 存储一个哈希键值对的集合；示例：hset key field value ；
（2）hget 获取一个哈希键的值；示例：hget key field ；
（3）hmset 存储一个或多个哈希是键值对的集合；示例：hmset key field1 value1 ......fieldN keyN ；
（4）hmget 获取多个指定的键的值；示例：hmget key field1 ... fieldN；
（5）hexists 判断哈希表中的字段名是否存在 如果存在返回 1 否则返回 0 ；示例：hexists key field ；
（6）hdel 删除一个或多个字段；示例：hdel key field；
（7） hgetall 获取一个哈希是键值对的集合；示例：hgetall key ；
（8）hvals 只返回字段值；示例：hvals key ；
（9）hkeys 只返回字段名；示例：hkeys key ；
（10）hlen 返回 key 的 hash 的元素个数；示例：hlen key；

hset和hget hash
删除
hvals和hkeys，hlen

4.3List(链表) ：

Redis 的链表是简单的字符串列表，排序插入顺序。您可以添加元素到 Redis 的列表的 头部或尾部。

结构

（1）lpush key value 向链表左侧添加；
（2）rpush key value 向链表右侧添加 ；
（3）lpop key 从左边移出一个元素；
（4）rpop key 从右边移出一个元素；

示例
示例

（5）llen key 返回链表中元素的个数 相当于关系型数据库中 select count(*) ；
（6）lrange key start end lrange 命令将返回索引从 start 到 stop 之间的所有元素。Redis 的列 表起始索引为 0。
（7）lrange 也支持负索引 lrange nn -2 -1 如 -1 表示最右边第一个元素 -2 表示最右边第二 个元素，依次类推。
（8）lindex key indexnumber 如果要将列表类型当做数组来用，lindex 命令是必不可少的。
（9）lindex 命令用来返回指定索引的元素，索引从 0 开始 ；如果是负数表示从右边开始计算的索引，最右边元素的索引是-1。
（10）Lset key indexnumber value ：是另一个通过索引操作列表的命令，它会将索引为 index 的元素赋值为 value。

4.4Set(集合) ：

Redis 的集合是字符串的无序集合。

结构

（1）sadd key value 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。
（2）scard key 返回 set 的元素个数，如果 set 是空或者 key 不存在返回 0 ；
（3）smembers key 返回 key 对应 set 的所有元素，结果是无序的；
（4）sismember key value 判断 value 是否在 set 中，存在返回 1，0 表示不存在或者 key 不存 在。
（5）srem key value 从 key 对应 set 中移除给定元素，成功返回 1，如果 value 在集合中不存 在或者 key 不存在返回 0；

sadd
移除

4.5SortedSet（有序集合）zset：

Redis 的有序集合类似于 Redis 的集合，字符串不重复的集合。

（1）zadd key score value 将一个或多个 value 及其 socre 加入到 set 中 ；
（2）zrange key start end 0 和-1 表示从索引为 0 的元素到最后一个元素（同 LRANGE 命令 相似）；
（3）zrange key 0 -1 withscores 也可以连同 score 一块输出，使用 WITHSCORES 参数 ；
（4）zremrangebyscore key start end 可用于范围删除操作。

示例

二、Redis的配置和数据持久化方式

1.Redis中的常见命令：

（1）ping 测试 redis 是否链接 如果已链接返回 PONG ；
（2）echo value 测试 redis 是否链接 如果已链接返回 echo 命令后给定的值；
（3）keys * 返回所有的 key 可以加*通配 ；
（4）exists key 判断 string 类型一个 key 是否存在 如果存在返回 1 否则返回 0 ；
（5）expire key time(s) 设置一个 key 的过期时间 单位秒。时间到达后会删除 key 及 value ；
（6）ttl key 查询已设置过期时间的 key 的剩余时间 如果返回-2 表示该键值对已经被删除；
（7）persist 移除给定 key 的过期时间；
（8）select dbindex 选择数据库(0-15) ；
（9）move key dbIndex 将当前数据库中的 key 转移到其他数据库中 ；
（10）dbsize 返回当前数据库中的 key 的数目；
（11）info 获取服务器的信息和统计；
（12）flushdb 删除当前选择的数据库中的 key；
（13）flushall 删除所有数据库中的所有；
（14）key quit 退出连接。

2.redis.conf文件修改的位置：

修改 修改

3.Redis 的数据持久化RDB 方式

将 Redis 在内存中的数据库状态保存到磁盘里面，RDB 文件是一个经过压 缩的二进制文件，通过该文件可以还原生成 RDB 文件时的数据库状态（默认下，持久化到 dump.rdb 文件，并且在 redis 重启后，自动读取其中文件，据悉，通常情况下一千万的字 符串类型键，1GB 的快照文件，同步到内存中的 时间是 20-30 秒）。

• RDB 的生成方式：
  （1）执行命令手动生成 ：

有两个 Redis 命令可以用于生成 RDB 文件，一个是 SAVE，另一个是 BGSAVE SAVE 命令会阻塞 Redis 服务器进程，直到 RDB 文件创建完毕为止，在服务器进程阻塞期间，服 务器不能处理任何命令请求，BGSAVE 命令会派生出一个子进程，然后由子进程负责创建 RDB 文件，服务器进程（父进程）继续处理命令请求，创建 RDB 文件结束之前，客户端发 送的 BGSAVE 和 SAVE 命令会被服务器拒绝 。

（2）通过配置自动生成：

可以设置服务器配置的 save 选项，让服务器每隔一段时间自动执行一次 BGSAVE 命 令，可以通过 save 选项设置多个保存条件，但只要其中任意一个条件被满足，服务器就会 执行 BGSAVE 命令。

save 900 1   
save 300 10   
save 60 10000   
那么只要满足以下三个条件中的任意一个，BGSAVE 命令就会被执行   
服务器在 900 秒之内，对数据库进行了至少 1 次修改   
服务器在 300 秒之内，对数据库进行了至少 10 次修改  
服务器在 60 秒之内，对数据库进行了至少 10000 次修改 

4.Redis 的数据持久化AOF 方式

AOF 持久化方式在 redis 中默认是关闭的，需要修改配置文件开启该方式。
AOF：把每条命令都写入文件，类似 mysql 的 binlog 日志;
AOF 方式：是通过保存 Redis 服务器所执行的写命令来记录数据库状态的文件。

• AOF文件刷新的方式：
  （1）appendfsync always：每提交一个修改命令都调用 fsync 刷新到 AOF 文件，非常非常 慢，但也非常安全。
  （2）appendfsync everyse：每秒钟都调用 fsync 刷新到 AOF 文件，很快，但可能会丢失 一秒以内的数据。
  （3）appendfsync no：依靠 OS 进行刷新，redis 不主动刷新 AOF，这样最快，但安全性较差。
• AOF 数据恢复方式：

服务器在启动时，通过载入和执行 AOF 文件中保存的命令来还原服务器关闭之前的数 据库状态，具体过程：
载入 AOF 文件;
创建模拟客户端；
从 AOF 文件中读取一条命令；
使用模拟客户端执行命令；
循环读取并执行命令，直到全部完成；
如果同时启用了 RDB 和 AOF 方式，AOF 优先，启动时只加载 AOF 文件恢复数据；

三、Redis的集群环境

1.Redis 集群介绍：

Redis3.0 版本之后支持 Cluster。集群要求集群节点中必须要支持主备模式，也就说集 中的主节点(Master)至少要有一个从节点(Slave) 。

Redis-Cluster架构图

• 每一个蓝色的圈都代表着一个 redis 集群中的主节点。它们任何两个节点之间都是相互 连通的。客户端可以与任何一个节点相连接，然后就可以访问集群中的任何一个节点。对其 进行存取和其他操作

2. Redis-Cluster 选举:容错

Redis 之间通过互相的 ping-pong 判断是否节点可以连接上。如果有一半以上的节点去 ping 一个节点的时候没有回应，集群就认为这个节点宕机了，然后去连接它的从节点。如 果某个节点和所有从节点全部挂掉，我们集群就进入 fail 状态。还有就是如果有一半以上的 主节点宕机，那么我们集群同样进入 fail 了状态。这就是我们的 redis 的投票机制，具体原 理如下图所示：

image.png

2.1什么时候整个集群不可用(cluster_state:fail)?

投票过程是集群中所有master参与,如果半数以上master节点与master节点通信超时 (cluster-node-timeout),认为当前 master 节点挂掉。
（1）如果集群任意 master 挂掉,且当前 master 没有 slave。此时集群进入 fail 状态,也可 以理解成集群的 slot 映射[0-16383]不完整时进入 fail 状态。
（2）如果集群超过半数以上 master 挂掉，无论是否有 slave，集群进入 fail 状态。

3. Redis-Cluster 数据存储：

当我们的存取的 key 到达的时候，redis 会根据 crc16 的算法得出一个结果，然后把 结果对 16384 求余数，这样每个 key 都会对应一个编号在 0-16383 之间的哈希槽，通 过这个值，去找到对应的插槽所对应的节点，然后直接自动跳转到这个对应的节点上进行存 取操作。

image.png

• 示例：
  （1）使用 CRC16 算法对 key 进行计算，得到一个数字，然后对数字进行取余。 CRC16 : name = 26384；26384%16384 = 10000 ；
  （2）查找到包含 10000 插槽的节点，比如是 node2，自动跳转到 node2 ；
  （3）在 node2 上执行 set name kevin 命令完成数据的插入 4. 如果在 node1 上执行 get name，先使用 CRC16 算法对 key 进行计算，在使用 16384 取余，得到插槽的下标，然后跳到拥有该插槽的 node2 中执行 get name 命令， 并返回结果。

4.安装集群：

搭建一个 Redis 的最小集群，使用伪集群方式。
Redis 中最小的集群三对主从。
在 192.168.226.131中安装 6 个 redis 实例。
如果使用已经使用过的单机版创建集群时，需要删除 dump.rdb 与 apeend文件。6 个 redis 实例的端口分配：8001、8002、8003、8004、8005、8006;

4.1安装步骤：

redis 集群时需要使用一个 ruby 的脚本来完成集群。

（1）安装ruby环境：（yum install ruby）；
（2）安装ruby的包管理器：（yum install rubygems）；

（3） 进入到 redis 的安装目录下的 src 目录下找到到 redis-trib.rb 这个文件 这是集群 时需要的脚本。
（4）这个脚本的执行需要依赖于一些其他的 ruby 包 所以我们还要下载一个 redis-3.0.0.gem；上传到Linux服务器中；并安装：（gem install redis-3.0.0.gem ）；
（5）在local目录下创建一个目录名为：“redis-cluster”；命令：mkdir redis-cluster。
（6）将安装好的 redis 下的 bin 目录拷贝到 redis-cluster 目录下 并起名为 redis01 命令：进入到 redis 目录下执行：cp -r bin ../redis-cluster/redis01。
（7）修改 redis.conf 配置文件 命令：vim redis.conf
修改端口：默认的为 6379 将六个 redis 实例的端口改成从 7001-7006 在配置文件 的 port 属性中。

image.png

修改开启集群：在配置文件中搜索 cluster 找到后 将默认为注释的 cluster-enabled yes 去掉注释。

（8）将这个 redis01 拷贝 6 份到当前这个目录下

拷贝

（9）修改拷贝的redis端口：

修改端口

（10） 把创建集群的 ruby 脚本复制到 redis-cluster 中 命令：

image.png
（11）创建一个能够批量启动的脚本程序 ；命令：vim startall.sh ；
image.png
（12）为脚本设置为可执行权限：chmod +x startall.sh；

（13）启动脚本；查看redis是否启动成功；查看命令：ps aux|grep redis ；
（14）创建集群：

./redis-trib.rb create --replicas 1 192.168.226.131:8001 192.168.226.131:8002 192.168.226.131:8003 192.168.226.131:8004 1192.168.226.131:8005  192.168.226.131:8006 

yes

• 测试集群：

测试 Redis 集群：可以连接集群中的任意一个节点进行测试 注意一定要有-c 参数，否 则能连上，但是无法操作 redis 集群 ；
命令：[root@localhost redis-cluster]# ./redis01/redis-cli -h 192.168.10.128 -p 7001 -c ；

• 创建关闭Redis集群的脚本：命令：vim shutdown.sh ；

  
  关闭脚本
  测试