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Posted 2021-04-23 Java BBS

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非关系型数据库-NoSQL

一、什么是 NoSQL？

NoSQL(NoSQL = Not Only SQL )，意为反 SQL 运动，是一项全新的数据库革命性运动，2000 年前就有人提出，发展至 2009 年趋势越发高涨。它是指运用非关系型的数据存储，相对于铺天盖地的关系型数据库运用，这一概念无疑是一种全新的思维的注入。
随着互联网 web2.0 网站的兴起，传统的关系数据库在应付 web2.0 网站，特别是超大规模和高并发的 SNS 类型的 web2.0 纯动态网站已经显得力不从心，暴露了很多难以克服的问题，而非关系型的数据库则由于其本身的特点得到了非常迅速的发展。NoSQL 数据库的产生就是为了解决大规模数据集合多重数据种类带来的挑战，尤其是大数据应用难题。

分类	Examples 举例	典型应用场景	数据模型	优点
键值（key-value）	Tokyo Cabinet/Tyrant,Redis,Voldemort,Oracle BDB	内容缓存，主要用于处理大量数据的高访问负载，也用于一些日志系统等等。	Key 指向 Value的键值对，通常用hashtable 来实现	查找速度快
列存储数据库	Cassandra, HBase,Riak	分布式的文件系统	以列簇式存储，将同一列数据存在一起	查找速度快，可扩展性强，更容易进行分布式扩展
文档型数据库	CouchDB,MongoDb	Web 应用（与Key-Value 类似，Value 是结构化的，不同的是数据库能够了解 Value 的内容）	Key-Value 对应的键值对，Value 为结构化数据	数据结构要求不严格，表结构可变，不需要像关系型数据库一样需要预先定义表结构
图形(Graph数据库	Neo4J, InfoGrid,InfiniteGraph	社交网络，推荐系统等。专注于构建关系图谱	图结构	利用图结构相关算法。比如最短路径寻址，N 度关系查找等

二、NoSQL 的特性？

NoSQL 是 key-value 形式存储，和传统的关系型数据库不一样,不一定遵循传统数据库的一些基本要求，比如说遵循 SQL 标准、ACID 属性、表结构等等。
这类数据库主要有以下特点：

非关系型的、分布式、开源的、水平可扩展的
处理超大量数据
击碎了性能瓶颈
对数据高并发读写
对海量数据的高效率存储和访问
对数据的高扩展性和高可用性

三、什么是 Redis？

Redis 是一个开源的，先进的 key-value 存储。它通常被称为数据结构服务器，因为键可以包含string（字符串）、hash（哈希）、list（链表）、set（集合）和 zset（sorted-set--有序集合）。这些数据类型都支持 push/pop、add/remove 及取交集并集和差集及更丰富的操作。
Redis 和 Memcached 类似，它支持存储的 value 类型相对更多，与 memcached 一样，为了保证效率，数据都是缓存在内存中，区别是 Redis 会周期性的把更新的数据写入磁盘或者把修改操作写入追加的记录文件，并且在此基础上实现了 master-slave(主从)同步。

四、Redis 安装部署

# Redis 的官方网站是：http://redis.io#1、下载安装包：[root@server21 ~]# wget http://download.redis.io/releases/redis-2.8.6.tar.gz#2、编译安装：[root@server21 ~]# yum install -y gcc*[root@server21 ~]# tar -zxvf redis-2.8.6.tar.gz [root@server21 ~]# cd redis-2.8.6[root@server21 ~]# makemake[1]: Leaving directory `/root/redis-2.8.6/src'[root@server21 redis-2.8.6]# make PREFIX=/usr/local/redis installcd src && make installmake[1]: Entering directory `/root/redis-2.8.6/src'
Hint: To run 'make test' is a good idea ;)
 INSTALL install INSTALL install INSTALL install INSTALL install INSTALL install make[1]: Leaving directory # `/root/redis-2.8.6/src'#3、指定安装位置，如果没有指定安装位置 PREFIX=/usr/local/redis，则 make install 会把 redis 安装到/usr/local/bin/目录下[root@server21 redis-2.8.6]# mkdir /usr/local/redis/etc[root@server21 redis-2.8.6]# cp ./redis.conf /usr/local/redis/etc/#4、复制 Redis 的配置文件到/usr/local/redis/etc/下，便于管理。//修改配置文件：[root@server21 ~]# vim /usr/local/redis/etc/redis.conf daemonize yes //修改为 yes；默认是no，不允许后台运行#后台启动#5、启动服务：# /usr/local/redis/bin/redis-server 配置文件// 必须制定配置文件位置，否则会提示警告[root@server21 ~]# ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/[root@server21 ~]# redis-server /usr/local/redis/etc/redis.conf #启动Redis[root@server21 ~]# netstat -antptcp 0 0 0.0.0.0:6379 0.0.0.0:* LISTEN 3582/redis-server * #6、客户端连接：/usr/local/redis/bin/redis-cli // -h IP： 连接指定的 redis 服务器// -p  6379：       指定 redis 服务器的端口// -a 密码： 使用密码登录 // -n  数据库号：    指定连接哪个数据库   // --raw： redis 支持存储中文[root@server21 ~]# redis-cli 127.0.0.1:6379> #7、停止 Redis：// /usr/local/redis/bin/redis-cli shutdown[root@server21 ~]# redis-cli shutdown[root@server21 ~]# netstat -antp # 或[root@server21 ~]# pkill -9 redis

五、Redis常用命令

1、string 类型及操作

#string 是最简单的类型，一个 key 对应一个 value，string 类型是二进制安全的。redis 的 string 可以包含任何数据。// 1. set：设置 key 对应的值为 string 类型// 例如：我们添加一个 name=atguigu 的键值对应redis 127.0.0.1:6379>set name atyanqi[root@server21 ~]# redis-server /usr/local/redis/etc/redis.conf [root@server21 ~]# redis-cli redis 127.0.0.1:6379> set name atyanqiOKredis 127.0.0.1:6379> get name"atyanqi"// 2. setnx：设置 key 对应的值为 string 类型，如果 key 已经存在，返回 0，nx 是 not exist 的意思redis 127.0.0.1:6379> setnx name atyanqi #检查设置的键值是否存在，若是存在则不生设置(integer) 0// 3. get：获取 key 对应的 string 值，如果 key 不存在返回 nilredis 127.0.0.1:6379> get name"zhangsan"// 4. mset & mget 同时设置和获取多个键值对redis 127.0.0.1:6379> mset age 18 sex man #同时设置多个键值对OKredis 127.0.0.1:6379> get name age sex                   #同时获取多个键值得值1) "zhangsan"2) "18"3) "man"// 5. incrby：对 key 的值做加加（指定值）操作，并返回新的值redis 127.0.0.1:6379> incrby age 5(integer) 23redis 127.0.0.1:6379> incrby age 2(integer) 25redis 127.0.0.1:6379> incrby age -5(integer) 20// 6. del：删除一个已创建的 keyredis 127.0.0.1:6379> del age(integer) 1redis 127.0.0.1:6379> get age(nil)

2、hash 类型及操作

Redis hash 是一个 string 类型的 field（字段）和 value 的映射表，它的添加、删除操作都是 0(1)平均；hash 特别适合用于存储对象，相较于将对象的每个字段存成单个 string 类型，将一个对象存储在 hash 类型中会占用更少的内存，并且可以更方便的存取整个对象。

# 1. hset：设置 hash field 为指定值，如果 key 不存在，则先创建。// 例如：为 num1 表创建一个叫 name 字段（key），键值是 yanqiredis 127.0.0.1:6379> hset num1 name yanqi(integer) 1

// 2. hget、hmset、hmget 意义同上近似// 3. hdel：删除制定表中的某一个键值对// 4. hgetall：列出表中的所有键值对redis 127.0.0.1:6379> hset num1 age 18(integer) 1redis 127.0.0.1:6379> hset num1 sex man(integer) 1redis 127.0.0.1:6379> hset num2 name lisi(integer) 1redis 127.0.0.1:6379> hset num2 age 25(integer) 1redis 127.0.0.1:6379> hset num2 sex man(integer) 1redis 127.0.0.1:6379> hget num2 age"25"redis 127.0.0.1:6379> hmget num1 name age sex1) "yanqi"2) "18"3) "man"redis 127.0.0.1:6379> hdel num1 sex(integer) 1redis 127.0.0.1:6379> hmget num2 name age1) "lisi"2) "25"redis 127.0.0.1:6379> hgetall num21) "name"2) "lisi"3) "age"4) "25"5) "sex"6) "man"

3、list 类型及操作

list 是一个链表结构，主要功能是 push、pop、获取一个范围内的所有值等等，操作中 key 理解为链表的名字。Redis 的 list 类型其实就是一个每个子元素都是 string 类型的双向链表。我们可以通过push、pop 操作从链表的头部或尾部添加删除元素。

#1. lpush：在 key 对应 list 的头部添加字符串元素。redis 127.0.0.1:6379> lpush zhangsan zhangsan(integer) 1redis 127.0.0.1:6379> lpush zhangsan 18(integer) 2#2. lrange：从指定链表中获取指定范围的元素127.0.0.1:6379> lrange zhangsan 0 -11) "18"2) "zhangsan"// 0 -1：此范围代表全部元素，意为从头到尾

3. lpush、rpush、lpop、rpop、lrange 详见图示

4、Set 类型及操作

set 是集合，他是 string 类型的无序集合。Set 是通过 hash table 实现的，对集、交集、差集。通过这些操作我们可以实现社交网站中的好友推荐和 blog 的 tag 功能。集合不允许有重复值。

// 1. sadd：添加一个或多个元素到集合中redis 127.0.0.1:6379> sadd mset 1 2 3 4(integer) 4// 2. smembers：获取集合里面所有的元素redis 127.0.0.1:6379> smembers mset1) "1"2) "2"3) "3"4) "4"// 3. srem：从集合中删除指定的一个或多个元素redis 127.0.0.1:6379> srem mset 2 4(integer) 2redis 127.0.0.1:6379> smembers mset1) "1"2) "3"// 4. spop：随机从集合中删除一个元素，并返回redis 127.0.0.1:6379> spop mset"3"redis 127.0.0.1:6379> smembers mset1) "1"// 5. scard：获取集合里面的元素个数redis 127.0.0.1:6379> scard mset(integer) 1// 6. sdiff：返回集合 1 与集合 2 的差集。以集合 1 为主redis 127.0.0.1:6379> sdiff mset1 mset2// 7. sinter：获得两个集合的交集// 8. sunion：获得指定集合的并集

5、zset 类型及操作

zset 是 set 的一个升级版本，它在 set 的基础上增加了一个顺序属性，这一属性在添加修改元素的时候可以指定，每次指定后，zset 会自动重新按新的值调整顺序。可以理解为有两列的 mysql 表，一列存的 value，一列存的顺序。操作中 key 理解为 zset 的名字。

// 1. zadd：向一个指定的有序集合中添加元素，每一个元素会对应的有一个分数。你可以指定多个分数/成员组合。如果一个指定的成员已经在对应的有序集合中了，那么其分数就会被更新成最新的，并且该成员会重新调整到正确的位置，以确保集合有序。分数的值必须是一个表示数字的字符串。redis 127.0.0.1:6379> zadd zset 2 zhangsan 1 lisi 1 wangwu(integer) 3// 2. zrange：返回有 序集合中，指定区间内的成员。其中成员按照 score（分数）值从小到大排序。具有相同 score 值的成员按照字典顺序来排列。redis 127.0.0.1:6379> zrange zset 0 -1 withscores1) "lisi"2) "1"3) "wangwu"4) "1"5) "zhangsan"6) "2"// 注: withscores 返回集合中元素的同时，返回其分数（score）// 3. zrem：删除有序集合中指定的值redis 127.0.0.1:6379> zrem zset zhangsan(integer) 1127.0.0.1:6379> zrange zset 0 -1 withscores1) "lisi"2) "1"3) "wangwu"4) "1"// 4. zcard：返回有序集合元素的个数redis 127.0.0.1:6379> zcard zset(integer) 2

6、其他相关命令

// 1. keys：按照键名查找指定的键。支持通配符（* ?等）redis 127.0.0.1:6379> keys *set1) "zset"2) "mset"// 2. exists：确认一个键是否存在（1 表示存在）redis 127.0.0.1:6379> exists name(integer) 1// 3. del：删除一个键（通用）// 4. expire：设置一个键（已存在）的过期时间，如果键已经过期，将会被自动删除// 5. ttl：以秒为单位，返回指定键的剩余有效时间redis 127.0.0.1:6379> set name zhangsanOKredis 127.0.0.1:6379> ttl name(integer) -1// 当 key 不存在时，返回 -2 。// 当 key 存在但没有设置剩余生存时间时，返回 -1 。// 否则，以秒为单位，返回 key 的剩余生存时间。// 6. select：选择一个数据库，默认连接的数据库是 0，可以支持共 16 个数据库。在配置文件中，通过// databases 16 关键字定义。// 7. move：将当前数据库的键移动到指定的数据库中redis 127.0.0.1:6379> move mset 1(integer) 1redis 127.0.0.1:6379> select 1OKredis 127.0.0.1:6379[1]> keys *1) "mset"// 8. type：返回键的类型redis 127.0.0.1:6379[1]> type msetset// 9. dbsize：返回当前库中键的数量（所有类型）redis 127.0.0.1:6379[1]> dbsize (integer) 1redis 127.0.0.1:6379[1]> keys *1) "mset"// 10. save：保存所有的数据。很少在生产环境直接使用 SAVE 命令，因为它会阻塞所有的客户端的请求，可以使用 BGSAVE 命令代替. 如果在 BGSAVE 命令的保存数据的子进程发生错误的时,用 SAVE命令保存最新的数据是最后的手段。redis 127.0.0.1:6379[1]> saveOK// 11. info：获取服务器的详细信息redis 127.0.0.1:6379[1]> info// 12. config get：获取 redis 服务器配置文件中的参数。支持通配符redis 127.0.0.1:6379[1]> config get *// 13. flushdb：删除当前数据库中所有的数据redis 127.0.0.1:6379[1]> flushdbOKredis 127.0.0.1:6379[1]> keys *(empty list or set) // 14. flushall：删除所有数据库中的所有数据redis 127.0.0.1:6379[1]> flushallOK

6、Redis 高级应用

6.1、密码防护

#给 redis 服务器设置密码# 1、修改配置文件[root@server21 ~]# vim /usr/local/redis/etc/redis.confrequirepass 123456# 2、重启 redis[root@server21 ~]# redis-cli shutdown[root@server21 ~]# redis-server /usr/local/redis/etc/redis.conf# 3、客户端登录[root@server21 ~]# redis-cli 127.0.0.1:6379> set name aaa(error) NOAUTH Authentication required. #没有密码登录会操作不成功127.0.0.1:6379> auth 123456 #登入密码OK127.0.0.1:6379> set name aaa #可以正常操作OK# 或# 交互模式下使用【auth 密码】命令[root@server21 ~]# redis-cli -a 123456127.0.0.1:6379> set age 10OK

6.2、主从同步

#部署规划：// centos6.x 20.20.20.21 主服务器// centos6.x 20.20.20.22 从服务器#Redis 主从复制过程：// Slave 与 master 建立连接，发送 sync 同步命令// Master 会启动一个后台进程，将数据库快照保存到文件中，同时 master 主进程会开始收集新的写命令并缓存。后台完成保存后，就将此文件发送给 slave// Slave 将此文件保存到硬盘上// 1. 主服务器给自己设置好密码即可（iptables&SELinux 关闭）// 2. 从服务器修改配置文件，用来连接主服务器// 老版本：#下载Redis数据包，部署从服务器Redis服务[root@server22 ~]# yum install -y gcc*[root@server21 ~]# scp redis-2.8.6 redis-2.8.6.tar.gz root@20.20.20.22:/root/[root@server22 ~]# tar -zxvf redis-2.8.6.tar.gz [root@server22 ~]# cd redis-2.8.6[root@server22 redis-2.8.6]# make[root@server22 redis-2.8.6]# make PREFIX=/usr/local/redis installcd src && make installmake[1]: Entering directory `/root/redis-2.8.6/src'Hint: To run 'make test' is a good idea ;)
 INSTALL install INSTALL install INSTALL install INSTALL install INSTALL installmake[1]: Leaving directory `/root/redis-2.8.6/src'[root@server22 redis-2.8.6]# mkdir /usr/local/redis/etc[root@server22 redis-2.8.6]# cp -a redis.conf /usr/local/redis/etc/[root@server22 redis-2.8.6]# ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/// 从： // slaveof <masterip> <msterport>// masterauth <masterpass> // 主服务器的 IP 和端口// 主服务器的密码(主服务器要设置好密码) [root@server22 redis-2.8.6]# vim /usr/local/redis/etc/redis.conf daemonize yesslaveof 20.20.20.21 6379masterauth 123456// 新版本 redis 5.* 以上：// 主：// 找到 bind 127.0.0.1 注释掉，或者修改为本机的 IP 地址(重启)// 从：// replicaof <masterip> <msterport>// masterauth <masterpass> // 主服务器的 IP 和端口// 主服务器的密码(主服务器要设置好密码) #3. 重启从服务器，然后测试（可通过 info 命令获取当前服务器身份类型）[root@server22 redis-2.8.6]# redis-server /usr/local/redis/etc/redis.conf [root@server22 redis-2.8.6]# redis-cli 127.0.0.1:6379> keys * #首次启动查看，就可以看到数据，说明从主服务器上同步数据已经成功1) "age"2) "name"

6.3、数据持久化

Redis 是一个支持持久化的内存数据库，也就是说需要经常将内存中的数据同步到硬盘来保证持久化。
snapshotting（快照）--默认方式
RDB 持久化方式能够在指定的时间间隔能对你的数据进行快照存储。是默认的持久化方式。这种方式是将内存中数据以快照的方式写入到二进制文件中，默认的文件名为 dump.rdb。这种持久化方式被称为快照snapshotting（照）。

# 过了 900 秒并且有 1 个 key 发生了改变就会触发 save 动作
# 过了 300 秒并且有 10 个 key 发生了改变就会触发 save 动作
# 过了 60 秒并且至少有 10000 个 key 发生了改变也会触发 save 动作

结论：在 redis.conf 文件中 dir ./定义了数据库文件的存放位置，默认是当前目录。所以每次重启 redis服务所在的位置不同，将会生成新的 dump.rdb 文件；建议服务器搭建完成时先修改快照文件保存位置。

#1、创建持久化保存目录[root@server21 ~]# mkdir /usr/local/redis/datadir[root@server21 ~]# vim /usr/local/redis/etc/redis.confdir /usr/local/redis/datadir/ #修改配置文件设置重启以后数据保存保存在该目录下

append-only file（缩写 aof）

使用 AOF 会让你的 Redis 更加耐久: 你可以使用不同的持久化策略：每次写的时候备份、每秒备份、无备份。使用默认的每秒备份策略,Redis 的性能依然很好(备份是由后台线程进行处理的,主线程会尽力处理客户端请求),一旦出现故障，你最多丢失 1 秒的数据。
打开 redis.conf 配置文件开启 AOF 持久化

#修改配置文件设置AOF持久化[root@server21 ~]# vim /usr/local/redis/etc/redis.confappendonly no// 默认不使用 AOF 持久化（450 行）将 no 改成 yes。appendfsync everysec #优先级保存// 有写操作，就马上写入磁盘。效率最慢，但是最安全appendfsync everysec #默认以每秒的方式保存// 默认，每秒钟写入磁盘一次。# appendfsync no// 不进行 AOF 备份，将数据交给操作系统处理。最快，最不安全// 测试：重启 redis 服务，登录 client 添加一个键值，退出然后 ls 命令查看下是否生成 appendonly.aof。[root@server21 ~]# redis-cli -a 123456 shutdown[root@server21 ~]# redis-server /usr/local/redis/etc/redis.conf [root@server21 ~]# redis-cli -a 123456127.0.0.1:6379> set name 123OK127.0.0.1:6379> set sex manOK// 可以用 cat 查看。[root@server21 ~]# ls /usr/local/redis/datadir/appendonly.aof dump.rdb[root@server21 ~]# cat /usr/local/redis/datadir/appendonly.aof #可以查看到相关的记录信息*2$6SELECT$10*3

END

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