Redis数据库(安装部署及高可用持久化性能管理基础理论)

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Redis数据库(安装部署及高可用持久化性能管理基础理论)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

redis

一、redis理论概述

1.1 redis简介

  • redis是一款开源的、使用C语言编写的NoSQL数据库
  • redis是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服务程序时单进程模型,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赖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还会给服务器的CPU造成很大压力。所以在实际生成环境中,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,则会考虑在同一台服务器上开启多个进程,但是如果CPU资源比较紧张,则采用单进程即可
  • 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常见的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、日志记录等等

1.2 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:key-value、Strings、Lists、Hashes、Sets、Ordered Sets等等
    • Strings:字符串(可以为整形、浮点型和字符串,统称为元素)
    • List:列表(实现队列,元素不唯一。先入先出原则)
    • set:集合(各不相同的元素)
    • hash:hash散列值(hash的key必须是唯一的)
    • Set:集合
    • Ordered Sets:有序集合
  • 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:master-salve模式的数据备份

1.3 redis与memcached区别

数据库类型过期策略数据类型持久化主从复制虚拟内存
rdisK-V支持五大数据类型支持支持支持
memcachedK-V支持单一数据类型不支持不支持不支持

1.4 关系型数据库与非关系型数据库

  • 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等等。
  • 非关系型数据库
    • NoSQL(Not Only SQL,不仅仅是SQL,是非关系数据库的总称)
    • 除了主流的关系型数据库外的数据库都认为是非关系型数据库
    • 主流的NoSQL数据库有Redis、MongDB、Hbase、Memcached等等
    • 因为Web2.0纯动态网站类型的会出现三高问题,所以有了非关系数据库
      • High performance(对数据库高并发读写需求)
      • HugeStorage(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,但两者的紧密结合给Web2.0数据库发展带来了新的思路。让关系型数据库更多关注在关系上,非关系型数据库更多关系在存储上。当我们在读写分离的MySQL数据库环境中,可以把进程访问的数据存储在非关系型数据库中,从而提升访问速度
  • 关系型数据库和非关系型数据库区别(3个方向)
    • 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。
      • 非关系数据通常存储在数据集中,就像文档、键值对或者图结构
    • ②扩展方式不同
      • SQL和NoSQL数据库最大的差别是在扩展方式上
      • 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设计很多个表,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
      • 但是NoSQL数据库是横向扩展的。因为非关系型数据存储本来就是分布式的,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最佳选项。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,但是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

二、安装部署redis

[root@localhost ~]# cd /opt/
[root@localhost opt]# systemctl stop firewalld.service 
[root@localhost opt]# setenforce 0
[root@localhost opt]# systemctl disable firewalld.service 
[root@localhost opt]# ls
redis-5.0.7.tar.gz  rh
[root@localhost opt]# tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz 
[root@localhost opt]# cd redis-5.0.7/
[root@localhost redis-5.0.7]# yum -y install gcc gcc-c++ make
[root@localhost redis-5.0.7]# make 
[root@localhost redis-5.0.7]# make PREFIX=/usr/local/redis install 【编译并且编译安装目录为/usr/local/redis】
【由于redis源码包中直接提供了Makefile文件,所以在解压完软件包后,不用再执行./configure进行配置,可直接执行make与make install命令进行安装】


[root@localhost redis-5.0.7]# cd utils/
[root@localhost utils]# ls
build-static-symbols.tcl  create-cluster            hashtable          lru                redis_init_script.tpl  speed-regression.tcl
cluster_fail_time.tcl     generate-command-help.rb  hyperloglog        redis-copy.rb      redis-sha1.rb          whatisdoing.sh
corrupt_rdb.c             graphs                    install_server.sh  redis_init_script  releasetools
[root@localhost utils]# ./install_server.sh   【执行软件包提供的./install_server.sh 脚本文件设置redis服务所需要的相关配置文件】
Welcome to the redis service installer
This script will help you easily set up a running redis server
                    
Please select the redis port for this instance: [6379]                   【回车确认端口号6379】
Selecting default: 6379
Please select the redis config file name [/etc/redis/6379.conf]          【回车确认配置文件目录】
Selected default - /etc/redis/6379.conf
Please select the redis log file name [/var/log/redis_6379.log]          【回车确认日志文件目录】
Selected default - /var/log/redis_6379.log
Please select the data directory for this instance [/var/lib/redis/6379] 【回车确认数据文件目录】
Selected default - /var/lib/redis/6379
【回车到这里的时候需要在[]后面手动输入可执行文件路径(需要一次性输入正确)】
Please select the redis executable path [] /usr/local/redis/bin/redis-server
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/redis/bin/redis-cli                          【客户端命令工具】
Is this ok? Then press ENTER to go on or Ctrl-C to abort.
Copied /tmp/6379.conf => /etc/init.d/redis_6379
Installing service...
Successfully added to chkconfig!
Successfully added to runlevels 345!
Starting Redis server...
Installation successful!


【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】
[root@localhost utils]# ln -s /usr/local/redis/bin/ * /usr/local/bin/
【当install_server.sh脚本运行完毕,redis服务就已开启,默认监听端口为6379[root@localhost utils]# netstat -tanp | grep 6379                       【查看tcp协议6379端口是否打开】
tcp        0      0 127.0.0.1:6379          0.0.0.0:*               LISTEN      9796/redis-server 1 

2.1redis服务控制

[root@localhost utils]# /etc/init.d/redis_6379 status                    【查看redis服务状态】
Redis is running (9796)
[root@localhost utils]# /etc/init.d/redis_6379 stop                      【停止redis服务】
Stopping ...
Waiting for Redis to shutdown ...
Redis stopped
[root@localhost utils]# /etc/init.d/redis_6379 start                     【启动redis服务】
Starting Redis server... 
[root@localhost utils]# /etc/init.d/redis_6379 restart                   【重启redis服务】
Stopping ...
Waiting for Redis to shutdown ...
Redis stopped
Starting Redis server...
[root@localhost utils]# /etc/init.d/redis_6379 status
Redis is running (48085)

2.2 修改配置参数

[root@localhost utils]# cd /etc/redis/
[root@localhost redis]# ls 
6379.conf
[root@localhost redis]# vim 6379.conf                       【修改配置文件,70行添加监听主机,其他都为默认配置选项】
  70 bind 192.168.131.1070行,添加监听的主机地址】
  93 port 637993行,redis默认的监听端口(6379)】
 137 daemonize yes                                          【137行,启用守护进程】
 159 pidfile /var/run/redis_6379.pid                        【159行,指定PID文件】
 167 loglevel notice                                        【167行,日志级别】
 172 logfile /var/log/redis_6379.log                        【172行,指定日志文件】

[root@localhost redis]# /etc/init.d/redis_6379 restart
Stopping ...
Redis stopped
Starting Redis server...
[root@localhost redis]# netstat -tanp | grep 6379
tcp        0      0 192.168.131.10:6379     0.0.0.0:*               LISTEN      48182/redis-server  
tcp        0      0 127.0.0.1:6379          127.0.0.1:47538         TIME_WAIT   -                   

2.3 redis常用命令工具

  • 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:指定密码,未设置数据库密码则可以省略此选项
    • 若不添加任何选项,则使用127.0.0.1:6379连接本机上的redis数据库
[root@localhost init.d]# redis-benchmark                       【用于检测redis在本机的运行效率】
[root@localhost init.d]# redis-check-aof                       【修复AOF持久化文件】
[root@localhost init.d]# redis-check-rdb                       【修复RDB持久化文件】
[root@localhost init.d]# redis-server                          【用于启动redis的工具】
[root@localhost init.d]# redis-cli                             【redis命令行工具】

[root@localhost init.d]# redis-cli -h 192.168.131.10 -p 6379   【本地登录使用redis-cli】
192.168.131.10:6379> 

2.4redis-benchmark测试工具

  • 官方自带的redis性能测试工具,可有效的测试redis服务的性能
  • 基本测试语法: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(套接字)
    • -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(写/修改、存/获取)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(大写i):idle模式。仅打开N个idle连接并等待
【向IP地址为192.168.131.10,端口6379的redis服务器发送100个并发连接与1万个请求,测试性能】
[root@localhost init.d]# redis-benchmark -h 192.168.131.10 -p 6379 -c 100 -n 10000

【测试存取大小为100字节的数据包的性能】
[root@localhost init.d]# redis-benchmark -h 192.168.131.10 -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】
[root@localhost init.d]# redis-benchmark -t set,lpush -n 100000 -q

2.5 redis数据库常用命令

  • set(存放数据),格式:set key value
  • get(获取数据),格式:get key
[root@localhost ~]# redis-cli -h 192.168.131.10 -p 6379
192.168.131.10:6379> set boss qz    【键:boss;值:qz】
OK
192.168.131.10:6379> get boss       【获取boss键的值】
"qz"


  • keys:取符合规则的键值列表,通常情况可以结合*、?等选项来使用。
192.168.131.10:6379> set q1 10
OK
192.168.131.10:6379> set q2 20
OK
192.168.131.10:6379> set q3 30
OK
192.168.131.10:6379> set z4 40
OK
192.168.131.10:6379> set z5 50
OK
192.168.131.10:6379> set z66 50
OK
192.168.131.10:6379> set z6677 501
OK
192.168.131.10:6379> keys *         【查看当前数据库中所有键】
192.168.131.10:6379> keys *
 1) "counter:__rand_int__"
 2) "z66"
 3) "z5"
 4) "key:__rand_int__"
 5) "boos"
 6) "z4"
 7) "mylist"
 8) "q2"
 9) "boss"
10) "q1"
11) "z6677"
12) "myset:__rand_int__"
13) "q3"
192.168.131.10:6379> keys q*        【查看当前数据库中键名以q开头的键】   
1) "q2"
2) "q1"
3) "q3"
192.168.131.10:6379> keys z*        【查看当前数据库中键名以z开头且后面包含任意一位的键】
1) "z66"
2) "z5"
3) "z4"
4) "z6677"
192.168.131.10:6379> keys z??       【查看当前数据库中键名以z开头且后面包含任意两位数的键】
1) "z66" 
192.168.131.10:6379> keys z????     【查看当前数据库中键名以z开头且后面包含任意四位数的键】
1) "z6677"
  • exists:判断键值是否存在。
192.168.131.10:6379> exists q       【判断q键是否存在】
(integer) 0                         【返回值0表示不存在】
192.168.131.10:6379> exists q1
(integer) 1                         【返回值1表示存在】
  • del:删除当前数据库的指定 key。
192.168.131.10:6379> keys *
 1) "counter:__rand_int__"
 2) "z66"
 3) "z5"
 4) "key:__rand_int__"
 5) "boos"
 6) "z4"
 7) "mylist"
 8) "q2"
 9) "boss"
10) "q1"
11) "z6677"
12) "myset:__rand_int__"
13) "q3"
192.168.131.10:6379> del boos         【删除boos键】
(integer) 1
192.168.131.10:6379> get boos        
(nil)
192.168.131.10:6379> keys *           【查看所有键无boos键】
 1) "counter:__rand_int__"
 2) "z66"
 3) "z5"
 4) "key:__rand_int__"
 5) "z4"
 6) "mylist"
 7) "q2"
 8) "boss"
 9) "q1"
10) "z6677"
11) "myset:__rand_int__"
12) "q3"
  • type:获取 key 对应的 value 值类型。
192.168.131.10:6379> type z6677
string                              【string:字符串】
192.168.131.10:6379> type z1
none
192.168.131.10:6379> type q1
string
  • rename:对已有key进行重命名(覆盖)
  • 格式:rename 源key 目标key
  • 在使用rename命令进行重命名时,无论目标key是否存在都将进行重命名,且源key的值会覆盖目标key的值。所以在实际使用时建议先用exists命令查看目标key是否存在,然后再决定是否执行rename命令,避免覆盖重要数据
192.168.131.10:6379> keys q*         【查看所有q开头的键】
1) "q4"
2) "q2"
3) "q3"
192.168.131.10:6379> get q4          【获取q4键的值】
"10"
192.168.131.10:6379> rename q4 q1    【将q4键重命名为q1键】
OK
192.168.131.10:6379> get q1          【查看q1键的值】
"10"
192.168.131.10:6379> get q4         
(nil)
192.168.131.10:6379> keys q*
1) "q2"
2) "q1"
3) "q3"
  • renamenx: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)
  • 格式:renamenx 源key 目标key
192.168.131.10:6379> keys z*                【查看所有以z开头的键】
1) "z66"
2) "z5"
3) "z4"
4) "z6677"
192.168.131.10:6379> get z66                【获取z66键的值】
"50"
192.168.131.10:6379> renamenx z66 z5        【将z66键重命名为z5】
(integer) 0                                 【但是z5键本来就存在,所以执行失败,返回0192.168.131.10:6379> keys z*                
1) "z66"
2) "z5"
3) "z4"
4) "z6677"
192.168.131.10:6379> get z66
"50"
192.168.131.10:6379> renamenx z66 z1        【将z66键重命名为z1】
(integer) 1                                 【z1键不存在,所以返回1192.168.131.10:6379> keys z*                【查看所有z开头的键,发现z66键不存在,多了个z1键】
1) "z1"
2) "z5"
3) "z4"
4) "z6677"
192.168.131.10:6379> get z1                 【获取z1键的值就是之前z66键的值】
"50"
  • dbsize:查看当前数据库中key的数目
192.168.131.10:6379> DBSIZE
(integer) 12
  • 使用config set requi yourpassword命令设置密码(一旦设置密码,必须先验证通过密码,否则所有操作不可用)
  • 使用config get requirepass命令查看密码
192.168.131.10:6379> CONFIG SET requirepass 5514
OK
192.168.131.10:6379> key *
(error) ERR unknown command `key`, with args beginning with: `*`, 
192.168.131.10:6379> config get requirepass
(error) NOAUTH Authentication required.
192.168.131.10:6379> auth 5514
OK
192.168.131.10:6379> config get requirepass
1) "requirepass"
2) "5514"