一、 Redis 介紹

1. 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)與非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)庫(kù)按照數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)可以分為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)與其他數(shù)據(jù)庫(kù)，而這些其他數(shù)據(jù)庫(kù)我們將其統(tǒng)稱為非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。

（1） 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)庫(kù)，創(chuàng)建在關(guān)系模型基礎(chǔ)上，一般面向于記錄。它借助于集合代數(shù)等數(shù)學(xué)概念和方法來(lái)處理數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。關(guān)系模型就是指二維表格模型,因而一個(gè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)就是由二維表及其之間的聯(lián)系組成的一個(gè)數(shù)據(jù)組織。現(xiàn)實(shí)世界中，各種實(shí)體與實(shí)體之間的各種聯(lián)系都可以用關(guān)系模型來(lái)表示。SQL 語(yǔ)句(標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)查詢語(yǔ)言)就是一種基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的語(yǔ)言，用于執(zhí)行對(duì)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的檢索和操作。

（2） 非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)

NoSQL(NoSQL = Not 0nly SQL)，意思是“不僅僅是 SQL”，是非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的總稱。主流的 NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)有 Redis、MongBD、Hbase、CouhDB 等等。以上這些非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，他們的存儲(chǔ)方式、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及使用的場(chǎng)景都是完全不同的。所以我們認(rèn)為它是一個(gè)非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的集合，而不是像關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)一樣，是一個(gè)統(tǒng)稱。換言之，除了主流的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)以外的數(shù)據(jù)庫(kù)，都可以認(rèn)為是非關(guān)系型的。NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)憑借著其非關(guān)系型、分布式、開源及橫向擴(kuò)展等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是下一代數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品。

2. Redis 基礎(chǔ)

2.1 Redis 簡(jiǎn)介

Redis (RemoteDictionaryServer，遠(yuǎn)程字典型)是一個(gè)開源的、使用C語(yǔ)言編寫的 NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)。Redis 基于內(nèi)存運(yùn)行并支持持久化，采用 key-value(鍵值對(duì))的存儲(chǔ)形式，是目前分布式架構(gòu)中不可或缺的一環(huán)。

Redis 服務(wù)器程序是單進(jìn)程模型，也就是再一臺(tái)服務(wù)器上可以同時(shí)啟動(dòng)多個(gè) Redis 進(jìn)程，而 Redis 的時(shí)間處理速度則是完全依靠與主進(jìn)程的執(zhí)行效率。若再服務(wù)器上只運(yùn)行一個(gè) Redis 進(jìn)程，當(dāng)多個(gè)客戶端訪問的時(shí)，服務(wù)器的處理能力是會(huì)有一定程度的下降；若再同一太服務(wù)器上開啟多個(gè) Redis 進(jìn)程，Redis 在提高并發(fā)處理能力的同時(shí)會(huì)給服務(wù)器的 CPU 造成很大壓力。即:在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中，需要根據(jù)實(shí)際的需求來(lái)決定開啟多少個(gè)Redis 進(jìn)程。若對(duì)高并發(fā)要求更高一些，可能會(huì)考慮在同一臺(tái)服務(wù)器上開啟多個(gè)進(jìn)程。若 CPU 資源比較緊張，采用單進(jìn)程即可。

Redis 具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

• 具有極高的數(shù)據(jù)讀寫速度，數(shù)據(jù)讀取的速度最高可達(dá)到 110000 次/s，數(shù)據(jù)寫入速度最高可達(dá)到 81000 次/s。
• 支持豐富的數(shù)據(jù)類型，不僅僅支持簡(jiǎn)單的 key-value 類型的數(shù)據(jù)，還支持Strings,Lists,Hashes,Sets 及 0rdered Sets 等數(shù)據(jù)類型操作。
• 支持?jǐn)?shù)據(jù)的持久化，可以將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)保存在磁盤中，重啟的時(shí)候可以再次加載進(jìn)行使用。
• 原子性，Redis 所有操作都是原子性的
• 支持?jǐn)?shù)據(jù)備份，即 master-salve 模式的數(shù)據(jù)備份。

Redis 作為基于內(nèi)存運(yùn)行的數(shù)據(jù)庫(kù)，緩存是其最常應(yīng)用的場(chǎng)景之一。除此之外，Redis常見應(yīng)用場(chǎng)景還包括獲取最新 N個(gè)數(shù)據(jù)的操作、排行榜類應(yīng)用、計(jì)數(shù)器應(yīng)用、存儲(chǔ)關(guān)系、實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)、日志記錄。

2.2 安裝部署

Redis 的安裝相對(duì)于其他服務(wù)來(lái)說比較簡(jiǎn)單 。首先需要到 Redis 官網(wǎng)(https://www.redis.io)下載相應(yīng)的源碼軟件包，然后上傳至 Linux 系統(tǒng)的服務(wù)器中進(jìn)行解壓、安裝。本文以 redis-4.0.9.tar.gz 為例進(jìn)行 Redis 服務(wù)的安裝和配置。

通常情況下，在 Linux 系統(tǒng)中進(jìn)行源碼編譯安裝，需要先執(zhí)行./configure進(jìn)行環(huán)境檢查與配置，從而生成 Makefile 文件，再執(zhí)行 make && make install命令進(jìn)行編譯安裝。而 Redis 源碼包中直接提供了 Makefile 文件，所以在解壓完軟件包后，可直接進(jìn)入解壓后的軟件包目錄，執(zhí)行make與 make insta11命令進(jìn)行安裝。

dnf -y install tar gcc zlib-devel
tar xvzf redis-4.0.9. tar.gz
tar xvzf redis-4.0.9. tar.gz
cd redis-4.0.9/
make && make PREFIX=/usr/local/redis install
ln-s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/

make insta11 只是安裝了二進(jìn)制文件到系統(tǒng)中，并沒有啟動(dòng)腳本和配置文件。

軟件包中默認(rèn)提供了一個(gè) install server.sh 腳本文件，通過該腳本文件可以設(shè)置 Redis 服務(wù)所需要的相關(guān)配置文件。

當(dāng)腳本運(yùn)行完畢，Redis 服務(wù)就已經(jīng)啟動(dòng)，默認(rèn)偵聽端口為 6379。

 cd utils/
 ./install server.sh
/etc/init.d/redis 6379 start

2.3 配置參數(shù)

Redis 主配置文件為/etc/redis/6379.conf，由注釋行與設(shè)置行兩部分組成。與大多數(shù) Linux 配置文件一樣，注釋性的文字以“#”開始，包含了對(duì)相關(guān)配置內(nèi)容進(jìn)行的說明和解釋。

除了注釋行與空行以外的內(nèi)容即為設(shè)置行。

可根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境的需求調(diào)整相關(guān)參數(shù)，如下：

vim /etc/redis/6379.conf
bind 127.0.0.1 192.168.10.161 //監(jiān)聽的主機(jī)地址
port 6379 //端日
daemonize yes //啟用守護(hù)進(jìn)程
pidfile /var/run/redis 6379.pid //指定 PID 文件
loglevel notice //日志級(jí)別
logfile /var/log/redis 6379.1og //指定日志文件

3. Redis 命令工具

Redis 軟件提供了多個(gè)命令工具。安裝 Redis 服務(wù)時(shí)，所包含的軟件工具會(huì)同時(shí)被安裝到系統(tǒng)中，在系統(tǒng)中可以直接使用。

這些命令工具的作用分別如下所示：

• redis-server:用于啟動(dòng) Redis 的工具
• redis-benchmark:用于檢測(cè) Redis 在本機(jī)的運(yùn)行效率
• redis-check-aof:修復(fù) AOF 持久化文件
• redis-check-rdb:修復(fù) RDB 持久化文件
• redis-cli:Redis 命令行工具

3.1 redis-cli 命令行工具

Redis 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)也是一個(gè)典型的 C/S(客戶端/服務(wù)器端)架構(gòu)的應(yīng)用，要訪問 Redis 數(shù)據(jù)庫(kù)需要使用專門的客戶端軟件。

Redis 服務(wù)的客戶端軟件就是其自帶的 redis-cli 命令行工具。

使用 redis-cli 連接指定數(shù)據(jù)庫(kù)，連接成功后會(huì)進(jìn)入提示符為“遠(yuǎn)程主機(jī) IP 地址:端口號(hào)>”的數(shù)據(jù)庫(kù)操作環(huán)境.

3.2 redis-benchmark 測(cè)試工具

redis-benchmark 是官方自帶的 Redis 性能測(cè)試工具，可以有效的測(cè)試Redis 服務(wù)的性能。

基本的測(cè)試語(yǔ)法為 redis-benchmark[option] [optionvalue]。

常用選項(xiàng)如下所示：

• -h:指定服務(wù)器主機(jī)名
• P:指定服務(wù)器端口
• -s:指定服務(wù)器 socket
• -c:指定并發(fā)連接數(shù)
• -n:指定請(qǐng)求數(shù)
• -d:以字節(jié)的形式指定 SET/GET 值的數(shù)據(jù)大小
• -k:1=keep alive =reconnect
• -r:SET/GET/INCR 使用隨機(jī) key，SADD 使用隨機(jī)值
• -p:通過管道傳輸<numreg>請(qǐng)求
• -q:強(qiáng)制退出 redis。僅顯示 query/sec 值
• --csv:以CSV 格式輸出
• -l:生成循環(huán)，永久執(zhí)行測(cè)試
• -t:僅運(yùn)行以逗號(hào)分隔的測(cè)試命令列表
• -I:Idle 模式。僅打開 N個(gè)idle 連接并等待

4. redis 數(shù)據(jù)庫(kù)常用命令

前面提到 Redis 數(shù)據(jù)庫(kù)采用 key-value(鍵值對(duì))的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)形式。

所使用的命令是 set與 get 命令。

• set:存放數(shù)據(jù)，基本的命令格式為 set key value。
• get:獲取數(shù)據(jù)，基本的命令格式為 get key。

4.1 key 相關(guān)命令

在 Redis 數(shù)據(jù)庫(kù)中，與 key 相關(guān)的命令主要包含以下幾種。

（1） keys

用于查找和模式匹配的鍵

KEYS *            # 查看所有鍵
KEYS user:*       # 查看以u(píng)ser:開頭的鍵

（2） exists

檢查鍵是否存在

SET name "Alice"  # 設(shè)置鍵值
EXISTS name       # 返回1（存在）
EXISTS age        # 返回0（不存在）

（3） del

刪除一個(gè)或多個(gè)鍵

SET a 1 SET b 2    # 設(shè)置兩個(gè)鍵
DEL a b           # 刪除兩個(gè)鍵，返回2（成功刪除的數(shù)量）

（4） type

獲取鍵的數(shù)據(jù)類型

SET num 100       # 設(shè)置字符串
TYPE num          # 返回string
LPUSH list 1 2    # 創(chuàng)建列表
TYPE list         # 返回list

（5） rename

重命名鍵

SET msg "hello"   # 設(shè)置鍵值
RENAME msg greeting  # 重命名鍵
GET greeting      # 返回"hello"

（6） renamenX

僅在新鍵不存在時(shí)重命名

SET old "value"   # 設(shè)置舊鍵
SET new "other"   # 設(shè)置新鍵
RENAMENX old new  # 返回0（新鍵已存在）
DEL new           # 刪除新鍵
RENAMENX old new  # 返回1（重命名成功）

（7） dbsize

查看當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)的鍵總數(shù)

DBSIZE            # 返回當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)的鍵數(shù)量

二、 Redis 持久化

1.  RDB 和 AOF 的區(qū)別

2.  RDB 和 AOF 的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 RDB 優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

• 文件體積小：適合備份和遠(yuǎn)程傳輸，占用磁盤空間少。
• 恢復(fù)速度快：直接加載二進(jìn)制快照，比重放日志更快。
• 對(duì)主進(jìn)程影響小：快照生成由子進(jìn)程完成，主進(jìn)程無(wú)需阻塞（除 Fork 瞬間）。

缺點(diǎn)：

• 數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險(xiǎn)：若快照間隔較長(zhǎng)（如 5 分鐘），故障時(shí)可能丟失大量數(shù)據(jù)。
• 生成快照時(shí)阻塞：Fork 子進(jìn)程時(shí)可能阻塞主進(jìn)程（取決于數(shù)據(jù)量）。

2.2 AOF 優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

• 數(shù)據(jù)安全性高：可配置appendfsync always實(shí)時(shí)同步，幾乎不丟數(shù)據(jù)。
• 日志可讀性強(qiáng)：AOF 文件本質(zhì)是命令日志，可手動(dòng)解析或修改（需謹(jǐn)慎）。
• 增量寫入：持續(xù)追加日志，無(wú)磁盤隨機(jī)寫操作，更適合機(jī)械硬盤。

缺點(diǎn)：

• 文件膨脹問題：長(zhǎng)期寫入會(huì)導(dǎo)致 AOF 文件過大，需定期重寫。
• 恢復(fù)速度慢：重放所有日志命令，數(shù)據(jù)量大時(shí)恢復(fù)耗時(shí)較長(zhǎng)。
• 性能開銷：appendfsync always會(huì)降低寫入性能（每次寫操作都同步磁盤）。

3. Redis 持久化配置

3.1 RDB 持久化配置

RDB 配置在redis.conf中，核心參數(shù)：

# 快照觸發(fā)條件：900秒內(nèi)至少1個(gè)鍵變更，或300秒內(nèi)至少10個(gè)鍵變更，或60秒內(nèi)至少10000個(gè)鍵變更
save 900 1
save 300 10
save 60 10000

# 禁用RDB（注釋掉所有save配置）
# save ""

# RDB文件名和存儲(chǔ)目錄
dbfilename dump.rdb
dir /var/lib/redis/

3.2 AOF 持久化配置

開啟 AOF 并配置同步策略：

# 啟用AOF
appendonly yes

# AOF同步策略：
# always：每次寫操作都同步磁盤（性能最低，數(shù)據(jù)最安全）
# everysec：每秒同步一次（默認(rèn)，推薦）
# no：由操作系統(tǒng)決定（性能最高，數(shù)據(jù)可能丟失最多）
appendfsync everysec

# 當(dāng)AOF文件大小超過上次重寫后體積的100%時(shí)觸發(fā)自動(dòng)重寫
auto-aof-rewrite-percentage 100
# 當(dāng)AOF文件至少達(dá)到64MB時(shí)才觸發(fā)自動(dòng)重寫
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

4. AOF 重寫

• 作用：壓縮 AOF 文件，移除冗余命令（如多次修改同一鍵的歷史操作）。
• 觸發(fā)方式：手動(dòng)觸發(fā)：BGREWRITEAOF命令。自動(dòng)觸發(fā)：滿足auto-aof-rewrite-percentage和auto-aof-rewrite-min-size配置。
• 原理：Redis 通過子進(jìn)程遍歷當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)，生成新的 AOF 日志（僅包含最終數(shù)據(jù)狀態(tài)的命令），并替換舊文件，過程中不阻塞主進(jìn)程（基于 Copy-On-Write 機(jī)制）。

三、 性能管理

1. 內(nèi)存碎片化

• 原因：Redis 使用內(nèi)存分配器（如 jemalloc）管理內(nèi)存，分配和釋放小對(duì)象時(shí)可能產(chǎn)生碎片。
• 查看方式：通過INFO memory命令查看mem_fragmentation_ratio（理想值 1.0~1.5）。
• 解決方法：重啟 Redis（重建內(nèi)存布局）。調(diào)整分配器參數(shù)（如 jemalloc 的malloc_profile）或更換分配器（如 tcmalloc）。

2. 內(nèi)存使用率

2.1 針對(duì)緩存數(shù)據(jù)大小選擇

• 避免存儲(chǔ)過大的 value（如大字符串），可拆分為多個(gè)小 key 或使用壓縮（如COMPRESS命令）。
• 示例：存儲(chǔ) 100 萬(wàn)用戶信息時(shí)，用Hash結(jié)構(gòu)（HSET user:1 name "Alice"）比 100 萬(wàn)個(gè)字符串鍵更省空間。

2.2 使用 Hash 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

當(dāng)數(shù)據(jù)包含多個(gè)字段時(shí)，用Hash代替多個(gè)獨(dú)立字符串鍵：

# 推薦方式（節(jié)省內(nèi)存）
HSET user:1 name "Alice" age 25 city "Beijing"

# 不推薦方式（每個(gè)字段一個(gè)鍵）
SET user:1:name "Alice"
SET user:1:age "25"
SET user:1:city "Beijing"

2.3 設(shè)置 key 的過期時(shí)間

• 對(duì)臨時(shí)數(shù)據(jù)設(shè)置過期時(shí)間（EXPIRE key seconds），避免無(wú)用數(shù)據(jù)長(zhǎng)期占用內(nèi)存。

3. 回收 key

過期策略：

• 惰性刪除：獲取 key 時(shí)檢查是否過期，過期則刪除。
• 定期刪除：Redis 定期隨機(jī)檢查部分 key，刪除過期鍵。

內(nèi)存淘汰策略（當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)）：

• volatile-lru：從設(shè)置過期時(shí)間的鍵中刪除最久未使用的。
• allkeys-lru：從所有鍵中刪除最久未使用的（推薦常用場(chǎng)景）。
• volatile-random：隨機(jī)刪除設(shè)置過期時(shí)間的鍵。
• noeviction：拒絕寫入操作（默認(rèn)策略，需手動(dòng)配置為其他策略）。

配置方式：

• 在redis.conf中設(shè)置maxmemory-policy allkeys-lru。

總結(jié)

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。