1、Redis簡介

     REmote DIctionary Server(Redis) 是一個由Salvatore Sanfilippo寫的key-value儲存系統。Redis是一個開源的使用ANSI C語言編寫、遵守BSD協議、支援網路、可基於記憶體亦可持久化的日誌型、Key-Value資料庫，並提供多種語言的API。它通常被稱為資料結構伺服器，因為值（value）可以是 字串(String), 雜湊(Map), 串列(list), 集合(sets) 和 有序集合(sorted sets)等型別。

大家都知道了redis是基於key-value的no sql資料庫，因此，先來瞭解一下關於key相關的知識點

1、任何二進位制的序列都可以作為key使用
2、Redis有統一的規則來設計key
3、對key-value允許的最大長度是512MB

2、支援的語言

ActionScript Bash  C  C#  C++  Clojure Common Lisp
Crystal  D  Dart  Elixir  emacs  lisp  Erlang  
Fancy  gawk  GNU Prolog  Go  Haskell  Haxe  Io Java  Javascript  
Julia  Lua  Matlab  mruby  Nim  Node.js  Objective-C  
OCaml Pascal  Perl  PHP  Pure Data  Python  R  Racket  
Rebol  Ruby  Rust Scala  Scheme  Smalltalk  Swift  Tcl  VB  VCL

3、Redis的應用場景到底有哪些？？

1、最常用的就是會話快取
2、訊息佇列，比如支付
3、活動排行榜或計數
4、釋出、訂閱訊息(訊息通知)
5、商品串列、評論串列等

4、Redis安裝

關於redis安裝與相關的知識點介紹請參考 Nosql資料庫服務之redis

安裝的大概步驟如下：

Redis是c語言開發的，安裝redis需要c語言的編譯環境

如果沒有gcc需要線上安裝：yum install gcc-c++

第一步：獲取原始碼包：wget http://download.redis.io/releases/redis-3.0.0.tar.gz

第二步：解壓縮redis：tar zxvf redis-3.0.0.tar.gz

第三步：編譯。進入redis原始碼目錄(cd redis-3.0.0)。執行 make

第四步：安裝。make install PREFIX=/usr/local/redis

#PREFIX引數指定redis的安裝目錄

5、Redis資料型別

Redis一共支援五種資料型別

1、string(字串)
2、hash(雜湊)
3、list(串列)
4、set(集合)
5、zset（sorted set 有序集合）

string(字串)
它是redis最基本的資料型別，一個key對應一個value，需要註意是一個鍵值最大儲存512MB。

127.0.0.1:6379> set key "hello world"
OK
127.0.0.1:6379> get key
"hello world"
127.0.0.1:6379> getset key "nihao"
"hello world"
127.0.0.1:6379> mset key1 "hi" key2 "nihao" key3 "hello"
OK
127.0.0.1:6379> get key1
"hi"
127.0.0.1:6379> get key2
"nihao"
127.0.0.1:6379> get key3
"hello"

相關命令介紹
set 為一個Key設定value（值）
get 獲得某個key對應的value（值）
getset 為一個Key設定value（值）並傳回對應的值
mset 為多個key設定value（值）

hash(雜湊)
redis hash是一個鍵值對的集合， 是一個string型別的field和value的對映表，適合用於儲存物件

127.0.0.1:6379> hset redishash 1 "001"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> hget redishash 1
"001"
127.0.0.1:6379> hmset redishash 1 "001" 2 "002"
OK
127.0.0.1:6379> hget redishash 1
"001"
127.0.0.1:6379> hget redishash 2
"002"
127.0.0.1:6379> hmget redishash 1 2
1) "001"
2) "002"

相關命令介紹
hset 將Key對應的hash中的field配置為value，如果hash不存則自動建立，
hget 獲得某個hash中的field配置的值
hmset 批次配置同一個hash中的多個field值
hmget 批次獲得同一個hash中的多個field值

list(串列)
是redis簡單的字串串列，它按插入順序排序

127.0.0.1:6379> lpush word  hi
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lpush word  hello
(integer) 2
127.0.0.1:6379> rpush word  world
(integer) 3
127.0.0.1:6379> lrange word 0 2
1) "hello"
2) "hi"
3) "world"
127.0.0.1:6379> llen word
(integer) 3

相關命令介紹
lpush 向指定的串列左側插入元素，傳回插入後串列的長度
rpush 向指定的串列右側插入元素，傳回插入後串列的長度
llen  傳回指定串列的長度
lrange 傳回指定串列中指定範圍的元素值

set(集合)
是string型別的無序集合，也不可重覆

127.0.0.1:6379> sadd redis redisset
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd redis redisset1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sadd redis redisset2
(integer) 1
127.0.0.1:6379> smembers redis
1) "redisset1"
2) "redisset"
3) "redisset2"
127.0.0.1:6379> sadd redis redisset2
(integer) 0
127.0.0.1:6379> smembers redis
1) "redisset1"
2) "redisset"
3) "redisset2"
127.0.0.1:6379> smembers redis
1) "redisset1"
2) "redisset3"
3) "redisset"
4) "redisset2"
127.0.0.1:6379> srem redis redisset
(integer) 1
127.0.0.1:6379> smembers redis
1) "redisset1"
2) "redisset3"
3) "redisset2"

相關命令介紹
sadd 新增一個string元素到key對應的set集合中，成功傳回1，如果元素存在傳回0
smembers 傳回指定的集合中所有的元素
srem 刪除指定集合的某個元素

zset（sorted set 有序集合）
是string型別的有序集合，也不可重覆
sorted set中的每個元素都需要指定一個分數，根據分數對元素進行升序排序，如果多個元素有相同的分數，則以字典序進行升序排序，sorted set 因此非常適合實現排名

127.0.0.1:6379> zadd nosql 0 001
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd nosql 0 002
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd nosql 0 003
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zcount nosql 0 0 
(integer) 3
127.0.0.1:6379> zcount nosql 0 3
(integer) 3
127.0.0.1:6379> zrem nosql 002
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zcount nosql 0 3
(integer) 2
127.0.0.1:6379> zscore nosql 003
"0"
127.0.0.1:6379> zrangebyscore nosql 0 10
1) "001"
2) "003"
127.0.0.1:6379> zadd nosql 1 003
(integer) 0
127.0.0.1:6379> zadd nosql 1 004
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrangebyscore nosql 0 10
1) "001"
2) "003"
3) "004"
127.0.0.1:6379> zadd nosql 3 005
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd nosql 2 006
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrangebyscore nosql 0 10
1) "001"
2) "003"
3) "004"
4) "006"
5) "005"

相關命令介紹
zadd  向指定的sorteset中新增1個或多個元素
zrem  從指定的sorteset中刪除1個或多個元素
zcount 檢視指定的sorteset中指定分數範圍內的元素數量
zscore 檢視指定的sorteset中指定分數的元素
zrangebyscore 檢視指定的sorteset中指定分數範圍內的所有元素

6、鍵值相關的命令

127.0.0.1:6379> exists key
(integer) 1
127.0.0.1:6379> exists key1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> exists key100
(integer) 0
127.0.0.1:6379> get key
"nihao,hello"
127.0.0.1:6379> get key1
"hi"
127.0.0.1:6379> del key1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> get key1
(nil)
127.0.0.1:6379> rename key key0
OK
127.0.0.1:6379> get key
(nil)
127.0.0.1:6379> get key0
"nihao,hello"
127.0.0.1:6379> type key0
string

exists       #確認key是否存在
del            #刪除key
expire       #設定Key過期時間(單位秒)
persist      #移除Key過期時間的配置
rename     #重新命名key
type          #傳回值的型別

7、Redis服務相關的命令

127.0.0.1:6379> select 0
OK
127.0.0.1:6379> info
# Server
redis_version:3.0.6
redis_git_sha1:00000000
redis_git_dirty:0
redis_build_id:347e3eeef5029f3
redis_mode:standalone
os:Linux 3.10.0-693.el7.x86_64 x86_64
arch_bits:64
multiplexing_api:epoll
gcc_version:4.8.5
process_id:31197
run_id:8b6ec6ad5035f5df0b94454e199511084ac6fb12
tcp_port:6379
uptime_in_seconds:8514
uptime_in_days:0
hz:10
lru_clock:14015928
config_file:/usr/local/redis/redis.conf
-------------------省略N行
127.0.0.1:6379> CONFIG GET 0
(empty list or set)
127.0.0.1:6379> CONFIG GET 15
(empty list or set)

slect           #選擇資料庫(資料庫編號0-15)
quit             #退出連線
info             #獲得服務的資訊與統計
monitor       #實時監控
config get   #獲得服務配置
flushdb       #刪除當前選擇的資料庫中的key
flushall       #刪除所有資料庫中的key

8、Redis的釋出與訂閱

Redis釋出與訂閱(pub/sub)是它的一種訊息通訊樣式，一方傳送資訊，一方接收資訊。
下圖是三個客戶端同時訂閱同一個頻道

下圖是有新資訊傳送給頻道1時，就會將訊息傳送給訂閱它的三個客戶端

9、Redis事務

Redis事務可以一次執行多條命令

1、傳送exec命令前放入佇列快取，結束事務
2、收到exec命令後執行事務操作，如果某一命令執行失敗，其它命令仍可繼續執行
3、一個事務執行的過程中，其它客戶端提交的請求不會被插入到事務執行的命令串列中

一個事務經歷三個階段
  開始事務(命令:multi)
  命令執行
  結束事務(命令:exec)

127.0.0.1:6379> MULTI
OK
127.0.0.1:6379> set key key1
QUEUED
127.0.0.1:6379> get key
QUEUED
127.0.0.1:6379> rename key key001
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec
1) OK
2) "key1"
3) OK

10、Redis安全配置

可以透過修改配置檔案裝置密碼引數來提高安全性

       #requirepass foobared

去掉註釋#號就可以配置密碼
沒有配置密碼的情況下查詢如下

127.0.0.1:6379> CONFIG GET requirepass
1) "requirepass"
2) ""

配置密碼之後，就需要進行認證

127.0.0.1:6379> CONFIG GET requirepass
(error) NOAUTH Authentication required.
127.0.0.1:6379> AUTH foobared #認證
OK
127.0.0.1:6379> CONFIG GET requirepass
1) "requirepass"
2) "foobared"

11、Redis持久化

Redis持久有兩種方式:Snapshotting(快照),Append-only file(AOF)

Snapshotting(快照)

1、將儲存在記憶體的資料以快照的方式寫入二進位制檔案中，如預設dump.rdb中
2、save 900 1 

#900秒內如果超過1個Key被修改，則啟動快照儲存
3、save 300 10 

#300秒內如果超過10個Key被修改，則啟動快照儲存
4、save 60 10000 

#60秒內如果超過10000個Key被修改，則啟動快照儲存

Append-only file(AOF)

1、使用AOF持久時，服務會將每個收到的寫命令透過write函式追加到檔案中（appendonly.aof）
2、AOF持久化儲存方式引數說明
    appendonly yes  

           #開啟AOF持久化儲存方式
    appendfsync always 

         #收到寫命令後就立即寫入磁碟，效率最差，效果最好
    appendfsync everysec

         #每秒寫入磁碟一次，效率與效果居中
    appendfsync no 

         #完全依賴OS，效率最佳，效果沒法保證

12、Redis 效能測試

自帶相關測試工具

[root@test ~]# redis-benchmark --help
Usage: redis-benchmark [-h ] [-p ] [-c ] [-n  [-k ]

 -h       Server hostname (default 127.0.0.1)
 -p           Server port (default 6379)
 -s         Server socket (overrides host and port)
 -a       Password for Redis Auth
 -c        Number of parallel connections (default 50)
 -n       Total number of requests (default 100000)
 -d           Data size of SET/GET value in bytes (default 2)
 -dbnum         SELECT the specified db number (default 0)
 -k        1=keep alive 0=reconnect (default 1)
 -r    Use random keys for SET/GET/INCR, random values for SADD
  Using this option the benchmark will expand the string __rand_int__
  inside an argument with a 12 digits number in the specified range
  from 0 to keyspacelen-1. The substitution changes every time a command
  is executed. Default tests use this to hit random keys in the
  specified range.
 -P         Pipeline  requests. Default 1 (no pipeline).
 -q                 Quiet. Just show query/sec values
 --csv              Output in CSV format
 -l                 Loop. Run the tests forever
 -t          Only run the comma separated list of tests. The test
                    names are the same as the ones produced as output.
 -I                 Idle mode. Just open N idle connections and wait.

Examples:

 Run the benchmark with the default configuration against 127.0.0.1:6379:
   $ redis-benchmark

 Use 20 parallel clients, for a total of 100k requests, against 192.168.1.1:
   $ redis-benchmark -h 192.168.1.1 -p 6379 -n 100000 -c 20

 Fill 127.0.0.1:6379 with about 1 million keys only using the SET test:
   $ redis-benchmark -t set -n 1000000 -r 100000000

 Benchmark 127.0.0.1:6379 for a few commands producing CSV output:
   $ redis-benchmark -t ping,set,get -n 100000 --csv

 Benchmark a specific command line:
   $ redis-benchmark -r 10000 -n 10000 eval 'return redis.call("ping")' 0

 Fill a list with 10000 random elements:
   $ redis-benchmark -r 10000 -n 10000 lpush mylist __rand_int__

 On user specified command lines __rand_int__ is replaced with a random integer
 with a range of values selected by the -r option.

實際測試同時執行100萬的請求

[root@test ~]# redis-benchmark -n 1000000 -q
PING_INLINE: 152578.58 requests per second
PING_BULK: 150308.14 requests per second
SET: 143266.47 requests per second
GET: 148632.58 requests per second
INCR: 145857.64 requests per second
LPUSH: 143781.45 requests per second
LPOP: 147819.66 requests per second
SADD: 138350.86 requests per second
SPOP: 134282.27 requests per second
LPUSH (needed to benchmark LRANGE): 141302.81 requests per second
LRANGE_100 (first 100 elements): 146756.67 requests per second
LRANGE_300 (first 300 elements): 148104.27 requests per second
LRANGE_500 (first 450 elements): 152671.75 requests per second
LRANGE_600 (first 600 elements): 148104.27 requests per second
MSET (10 keys): 132731.62 requests per second

13、Redis的備份與恢復

Redis自動備份有兩種方式
第一種是透過dump.rdb檔案實現備份
第二種使用aof檔案實現自動備份

dump.rdb備份
Redis服務預設的自動檔案備份方式(AOF沒有開啟的情況下)，在服務啟動時，就會自動從dump.rdb檔案中去載入資料。
具體配置在redis.conf
save 900 1
save 300 10
save 60 10000
也可以手工執行save命令實現手動備份

127.0.0.1:6379> set name key
OK
127.0.0.1:6379> SAVE
OK
127.0.0.1:6379> set name key1
OK
127.0.0.1:6379> BGSAVE
Background saving started

redis快照到dump檔案時，會自動生成dump.rdb的檔案

# The filename where to dump the DB
dbfilename dump.rdb
-rw-r--r-- 1 root root   253 Apr 17 20:17 dump.rdb

SAVE命令表示使用主行程將當前資料庫快照到dump檔案
BGSAVE命令表示，主行程會fork一個子行程來進行快照備份
兩種備份不同之處，前者會阻塞主行程，後者不會。

恢復舉例

# Note that you must specify a directory here, not a file name.
dir /usr/local/redisdata/
備份檔案儲存路徑
127.0.0.1:6379> CONFIG GET dir
1) "dir"
2) "/usr/local/redisdata"
127.0.0.1:6379> set key 001
OK
127.0.0.1:6379> set key1 002
OK
127.0.0.1:6379> set key2 003
OK
127.0.0.1:6379> save
OK

將備份檔案備份到其它目錄

[root@test ~]# ll /usr/local/redisdata/
total 4
-rw-r--r-- 1 root root 49 Apr 17 21:24 dump.rdb
[root@test ~]# date
Tue Apr 17 21:25:38 CST 2018
[root@test ~]# cp ./dump.rdb /tmp/

刪除資料

127.0.0.1:6379> del key1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> get key1
(nil)

關閉服務，將原備份檔案複製回save備份目錄

[root@test ~]# redis-cli -a foobared shutdown
[root@test ~]# lsof -i :6379
[root@test ~]# cp /tmp/dump.rdb /usr/local/redisdata/
cp: overwrite ‘/usr/local/redisdata/dump.rdb’? y
[root@test ~]# redis-server /usr/local/redis/redis.conf &
[1] 31487

登入檢視資料是否恢復

[root@test ~]# redis-cli -a foobared
127.0.0.1:6379> mget key key1 key2
1) "001"
2) "002"
3) "003"

AOF自動備份
redis服務預設是關閉此項配置

###### APPEND ONLY MODE ##########
appendonly no

# The name of the append only file (default: "appendonly.aof")
appendfilename "appendonly.aof"

# appendfsync always
appendfsync everysec
# appendfsync no

配置檔案的相關引數，前面已經詳細介紹過。
AOF檔案備份，是備份所有的歷史記錄以及執行過的命令，和mysql binlog很相似，在恢復時就是重新執次一次之前執行的命令，需要註意的就是在恢復之前，和資料庫恢復一樣需要手工刪除執行過的del或誤操作的命令。

AOF與dump備份不同
1、aof檔案備份與dump檔案備份不同
2、服務讀取檔案的優先順序不同，會按照以下優先順序進行啟動
    如果只配置AOF,重啟時載入AOF檔案恢復資料
    如果同時 配置了RBD和AOF,啟動是隻載入AOF檔案恢復資料
    如果只配置RBD,啟動時將載入dump檔案恢復資料

註意：只要配置了aof，但是沒有aof檔案，這個時候啟動的資料庫會是空的

14、Redis 生產最佳化介紹

1、記憶體管理最佳化 

hash-max-ziplist-entries 512
 hash-max-ziplist-value 64
 list-max-ziplist-entries 512
 list-max-ziplist-value 64
 #list的成員與值都不太大的時候會採用緊湊格式來儲存，相對記憶體開銷也較小

在linux環境執行Redis時，如果系統的記憶體比較小，這個時候自動備份會有可能失敗，需要修改系統的vm.overcommit_memory 引數，這個引數是linux系統的記憶體分配策略
    0 表示核心將檢查是否有足夠的可用記憶體供應用行程使用；如果有足夠的可用記憶體，記憶體申請允許；否則，記憶體申請失敗，並把錯誤傳回給應用行程。
    1 表示核心允許分配所有的物理記憶體，而不管當前的記憶體狀態如何。
    2 表示核心允許分配超過所有物理記憶體和交換空間總和的記憶體
 Redis官方的說明是，建議將vm.overcommit_memory的值修改為1，可以用下麵幾種方式進行修改：
（1）編輯/etc/sysctl.conf 改vm.overcommit_memory=1，然後sysctl -p 使配置檔案生效
（2）sysctl vm.overcommit_memory=1
 （3）echo 1 > /proc/sys/vm/overcommit_memory

2、記憶體預分配
3、持久化機制
    定時快照：效率不高，會丟失資料
    AOF：保持資料完整性（一個實體的數量不要太大2G最大）

最佳化總結
1）根據業務需要選擇合適的資料型別
2）當業務場景不需持久化時就關閉所有持久化方式（採用ssd磁碟來提升效率）
3）不要使用虛擬記憶體的方式，每秒實時寫入AOF
4）不要讓REDIS所在的伺服器物理記憶體使用超過記憶體總量的3/5
5）要使用maxmemory
6）大資料量按業務分開使用多個redis實體

15、Redis叢集應用

叢集是將多個redis實體集中在一起，實現同一業務需求，或者實現高可用與負載均衡

到底有哪些叢集方案呢？？
1、haproxy+keepalived+redis叢集

1）透過redis的配置檔案，實現主從複製、讀寫分離
2）透過haproxy的配置，實現負載均衡，當從故障時也會及時從叢集中T除
3）利用keepalived來實現負載的高可用

2、redis官方Sentinel叢集管理工具

Redis叢集生產環境高可用方案實戰過程

1）sentinel負責對叢集中的主從服務監控、提醒和自動故障轉移
2）redis叢集負責對外提供服務
關於redis sentinel cluster叢集配置可參考

3、Redis Cluster
Redis Cluster是Redis的分散式解決方案，在Redis 3.0版本正式推出的，有效解決了Redis分散式方面的需求。當遇到單機記憶體、併發、流量等瓶頸時，可以採用Cluster架構達到負載均衡的目的。

1）官方推薦，毋庸置疑。
2）去中心化，叢集最大可增加1000個節點，效能隨節點增加而線性擴充套件。
3）管理方便，後續可自行增加或摘除節點，移動分槽等等。
4）簡單，易上手。