NoSQL之Redis配置与优化

Posted 2022-02-24 Richard_Chiang

NoSQL之Redis配置与优化（一）

壹、关系型数据库和非关系型数据库

1、关系型数据库

• 关系型数据库是一个结构化的数据库，创建在关系模型（二维表格模型）基础上，一般面向于记录。

• SQL语句（标准数据查询语言）就是一种基于关系型数据库的语言，用于执行对关系型数据库中数据的检索和操作。

• 主流的关系型数据库包括Oracle、mysql、SQL Server、Microsoft Access、DB2、PostgreSQL等。

• 以上数据库在使用的时候必须先建库建表设计表结构，然后存储数据的时候按表结构去存，如果数据与表结构不匹配就会存储失败。

2、非关系型数据库

• NoSQL(NoSQL = Not Only SQL )，意思是“不仅仅是 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库存储表结构，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、CouhDB、Memcached 等。
• Redis与Memcached对比：

	Memcached	Redis
类型	Key-value数据库	Key-value数据库
过期策略	支持	支持
数据类型	单一数据类型	五大数据类型
持久化	不支持	支持
主从复制	不支持	支持
虚拟内存	不支持	支持

3、关系型数据库和非关系型数据库的区别

（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。关系型数据天然就是表格式的，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。
• 与其相反，非关系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

• SQL和NoSQL数据库最大的差别可能是在扩展方式上，要支持日益增长的需求当然要扩展。
• 要支持更多并发量，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客服。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。
• 而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。

4、非关系型数据库产生背景

• 可用于应对 Web2.0 纯动态网站类型的三高问题

（1）High performance——对数据库高并发读写需求
（2）Huge storage——对海量数据高效存储与访问需求
（3）High Scalability && High Availability——对数据库高可扩展性与高可用性需求

总结

• 关系型数据库：
  实例-->数据库-->表(table)-->记录行(row)、数据字段(column)

• 非关系型数据库：
  实例-->数据库-->集合(collection)-->键值对(key-value)
  非关系型数据库不需要手动建数据库和集合(表)。

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贰、Redis简介

• Redis（远程字典服务器）是一个免费开源的、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服务器程序是单线程单进程模型，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于主进程的执行效率。若在服务器上只运行一个Redis进程，当多个客户端同时访问时，服务器的处理能力是会有一定程度的下降；
• 若在同一台服务器上开启多个Redis进程，Redis在提高并发处理能力的同时会给服务器的CPU造成很大压力。所以在实际生产环境中，需要根据实际的需求来决定开启多少个Redis进程。若对高并发要求更高一些，可能会考虑在同一台服务器上开启多个进程。若 CPU 资源比较紧张，采用单进程即可。

Redis的优点

1. 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。
2. 支持丰富的数据类型：支持 key-value(键-值)、Strings(字符串)、Lists(列表)、Hashes(散列)、Sets(无序) 及 Sorted Sets(有序) 等数据类型操作。
3. 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。
4. 原子性：Redis 所有操作都是原子性的。
5. 支持数据备份：即 master-salve 模式的数据备份。

Redis运行快高性能的原因

Redis是运行在内存中的，并且是单线程模式
优点就是简单不用考虑数据间的竞争问题，各个端口自己数据的收发是独立的，所以不存在数据冲突的可能
使用I/O多路复用技术，可以大大提升网络I/O的利用率，从而满足Redis的高性能。

注：Redis6.0也开始支持多线程模式，多线程只针对处理网络请求过程采用了多线程，而数据库的读写仍然是单线程处理的

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叁、Redis安装部署

redis-5.0.7.tar.gz
systemctl stop firewalld
setenforce 0

1、编译安装redis

cd /opt/
yum install -y gcc gcc-c++ make

tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz 

cd /opt/redis-5.0.7/
make && make PREFIX=/usr/local/redis install

2、执行软件包自带的install_server.sh脚本文件设置redid服务相关配置

cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
……
慢慢回车
Please select the redis executable path []
手动输入  /usr/local/redis/bin/redis-server
#要一次性输入正确，不然还要重新执行
Selected config:
Port           : 6379                               #默认侦听端口为6379
Config file    : /etc/redis/6379.conf               #配置文件路径
Log file       : /var/log/redis_6379.log            #日志文件路径
Data dir       : /var/lib/redis/6379                #数据文件路径
Executable     : /usr/local/redis/bin/redis-server  #可执行文件路径
Cli Executable : /usr/local/bin/redis-cli           #客户端命令工具

3、把redis的可执行程序文件放入路径环境变量的目录中便于系统识别

ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/

#当install_server.sh 脚本运行完毕，Redis服务就已经启动，默认侦听端口为6379
netstat -natp | grep redis

#redis服务控制
/etc/init.d/redis_6379 stop             #停止
/etc/init.d/redis_6379 start            #启动
/etc/init.d/redis_6379 restart          #重启
/etc/init.d/redis_6379 status           #状态

4、修改配置 /etc/redis/6379.conf 参数

vim /etc/redis/6379.conf

bind 127.0.0.1 192.168.80.20            #70行;添加;监听的主机地址         
port 6379                               #93行;Redis默认的监听端口               
daemonize yes                           #137行;启用守护进程            
pidfile /var/run/redis_6379.pid         #159行;指定 PID 文件         
loglevel notice                         #167行;日志级别              
logfile /var/log/redis_6379.log         #172行;指定日志文件            

/etc/init.d/redis_6379 restart

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肆、Redis 命令工具

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、redis-cli 命令行工具

语法：redis-cli -h host -p port -a password

-h  指定远程主机
-p  指定 Redis 服务的端口号
-a  指定登录码，未设置数据库登录码可以省略-a 选项
若不添加任何选项表示，则使用 127.0.0.1:6379 连接本机上的 Redis 数据库
例：
redis-cli -h 192.168.80.20 -p 6379
#此时无登录码，不需要-a直接登陆

2、redis-benchmark 测试工具

• redis-benchmark 是官方自带的 Redis 性能测试工具，可以有效的测试 Redis 服务的性能。

基本的测试语法：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=keep alive 0=reconnect 。
-r      SET/GET/INCR使用随机key, SADD使用随机值。
-P      通过管道传输请求。
-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。
-I      Idle 模式。仅打开N个idle连接并等待。

• 向 IP 地址为 192.168.80.20、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 192.168.80.20 -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 192.168.80.20 -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

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伍、Redis数据库常用命令

（1）set/get 存放/获取数据

set     存放数据，命令格式为 set key value
get     获取数据，命令格式为 get key

例：
redis-cli -p 6379

set name zhangsan
get name

（2）keys 取值

keys    命令可以取符合规则的键值列表，通常情况可以结合*、?等选项来使用。

（3）exists 判断值是否存在

exists  命令可以判断键值是否存在。

（4）del 删除key

del     命令可以删除当前数据库的指定 key。

（5）type 获取值的类型

type    命令可以获取 key 对应的 value 值类型

（6）rename 重命名（覆盖）

rename 命令是对已有 key 进行重命名。（覆盖）
命令格式：rename 源key 目标key

（7）renamenx 重命名（不覆盖）

renamenx 命令的作用是对已有 key 进行重命名，并检测新名是否存在，如果目标 key 存在则不进行重命名。（不覆盖）
命令格式：renamenx 源key 目标key

（8）dbsize 查看库中key的数量

dbsize 命令的作用是查看当前数据库中 key 的数目。

（9）设置登录码

• 使用config set requirepass password命令设置登录码
• 使用config get requirepass命令查看登录码（一旦设置登录码，必须先验证通过登录码，否则所有操作不可用）

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陆、Redis 多数据库常用命令

（1）多数据库间切换

命令格式：select 序号
使用redis-cli连接Redis数据库后，默认使用的是序号为0的数据库。

127.0.0.1:6379> select 10           #切换至序号为10的数据库
127.0.0.1:6379[10]> select 15       #切换至序号为15的数据库
127.0.0.1:6379[15]> select 0        #切换至序号为0的数据库

（2）多数据库间移动数据

格式：move 键值 序号

（3）清除数据库内数据

FLUSHDB：清空当前数据库数据
FLUSHALL：清空所有数据库的数据，慎用！

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