NoSQL之Redis配置与优化（前半段）

Posted 2022-02-24 可能再无晚安

一、关系数据库与非关系型数据库概述

1、关系型数据库

• 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

1. 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 等。

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。
• 主流的 NoSQL 数据库有 Redis、MongBD、Hbase、CouhDB 等。

3、关系数据库与非关系型数据库区别

（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。

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

关系型数据库和非关系型数据库都有各自的特点与应用场景，两者的紧密结合将会给Web2.0的数据库发展带来新的思路。
让关系数据库关注在关系上，非关系型数据库关注在存储上。
例如，在读写分离的MySQL数据库环境中,可以把经常访问的数据存储在非关系型数据库中，提升访问速度。

5、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）。

二、Redis概述

1、Redis简介

• Redis 是一个开源的、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。

1. 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；
2. 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
3. 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。

2、Redis 优点

• 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。
• 支持丰富的数据类型：支持 key-value、Strings、Lists、Hashes、Sets 及 Ordered Sets 等数据类型操作。
• 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。
• 原子性：Redis 所有操作都是原子性的。
• 支持数据备份：即 master-salve 模式的数据备份。

3、Redis使用场景

Redis作为基于内存运行的数据库，缓存是其最常应用的场景之一。除此之外，Redis常见应用场景还包括获取最新N个数据的操作、排行榜类应用、计数器应用、存储关系、实时分析系统、日志记录。

三、Redis 安装部署

首先关闭防火墙

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

#70行;添加;监听的主机地址
bind 127.0.0.1 192.168.80.10                
#93行;Redis默认的监听端口
port 6379                                   
#137行;启用守护进程
daemonize yes                           
#159行;指定 PID 文件
pidfile /var/run/redis_6379.pid             
#167行;日志级别
loglevel notice                             
#172行;指定日志文件
logfile /var/log/redis_6379.log             

/etc/init.d/redis_6379 restart

四、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passwd，未设置数据库passwd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 192.168.80.10 -p 6379
#此时无passwd，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 192.168.80.10、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 192.168.80.10 -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 192.168.80.10 -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

3、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。

set ky16 34
set ky17 42
set ky18 47
set a1 2
set a2 5
set a5 5
set a55 20

keys *
keys ky*
keys a?
keys a??

（3）exists 判断值是否存在

exists  命令可以判断键值是否存在。

exists name
exists aaaa

（4）del 删除key

del     命令可以删除当前数据库的指定 key。

keys *
del name
keys *

（5）type 获取值的类型

type    命令可以获取 key 对应的 value 值类型

type a2

（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

使用rename命令进行重命名时，无论目标key是否存在都进行重命名，且源key的值会覆盖目标key的值。在实际使用过程中，建议先用 exists 命令查看目标 key 是否存在，然后再决定是否执行 rename 命令，以避免覆盖重要数据。

例：
keys a*
rename a55 a5
keys a*
get a5
rename a1 a5
get a1
keys a*
get a5

（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

例:
keys a*
get a2
get a5
renamenx a2 a5
keys a*
get a2
get a5

（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。
例：
keys *
dbsize

（9）设置passwd

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

例：
config set requirepass 123456
auth 123456
config get requirepass
quit
redis-cli
keys *
auth 123456
keys *

4、Redis 多数据库常用命令

Redis 支持多数据库，Redis 默认情况下包含 16 个数据库，数据库名称是用数字 0-15 来依次命名的。
多数据库相互独立，互不干扰。

（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
例：
set name lisi
get name

select 5
get name

select 0
move name 5
get name

select 5
get name

（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！