Redis

Redis

Redis是什么

NoSQL数据库之一，Redis是一个使用ANSI C编写的开源、包含多种数据结构、支持网络、基于内存、可选持久性的键值对存储数据库，其具备如下特性：

• 基于内存运行，性能高效
• 支持分布式，理论上可以无限扩展
• key-value存储系统
• 开源的使用ANSI C语言编写、遵守BSD协议、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API

相比于其他数据库类型，Redis具备的特点是：

• C/S通讯模型
• 单进程单线程模型
• 丰富的数据类型
• 操作具有原子性
• 持久化
• 高并发读写
• 支持lua脚本

Redis的应用场景

Redis 的应用场景包括：缓存系统（“热点”数据：高频读、低频写）、计数器、消息队列系统、排行榜、社交网络和实时系统。

Redis的数据类型及主要特性

Redis提供的数据类型主要分为5种自有类型和一种自定义类型，这5种自有类型包括：String类型、哈希类型、列表类型、集合类型和顺序集合类型。

String类型

它是一个二进制安全的字符串，意味着它不仅能够存储字符串、还能存储图片、视频等多种类型, 最大长度支持512M。

操作命令

• GET/MGET

• SET/SETEX/MSET/MSETNX

• INCR/DECR

• GETSET

• DEL

• 设置键的值 - SET

  SET key1 "hello"  

• 获取键的值 - GET

  GET key1

• 设置键的值并设置过期时间（单位为秒） - SETEX

  SETEX key2 10 "world"  

• 获取键的值并同时设置新值 - GETSET

  GETSET key2 "new value"  

• 返回键值的子字符串 - GETRANGE

  GETRANGE key2 0 2  

• 给键的值追加新值 - APPEND

  APPEND key1 " Redis"  

• 获取多个键的值 - MGET

  MGET key1 key2 key3  

• 设置多个键值对 - MGET

  MSET key4 "apple" key5 "banana" key6 "orange"  

• 自增键的值 - INCR

  INCR key7  

• 自减键的值 - DECR

  DECR key7  

• 删除单个键 - DEL

  DEL key1  

• 删除多个键 - DEL

  DEL key2 key3 key4  

哈希类型

该类型是由field和关联的value组成的map。其中，field和value都是字符串类型的。

操作命令

• HGET/HMGET/HGETALL
• HSET/HMSET/HSETNX
• HEXISTS/HLEN
• HKEYS/HDEL
• HVALS

• 设置哈希表的字段值 - HSET

  HSET myhash field1 "value1"

• 获取哈希表的字段值 - HGET

  HGET myhash field1  

• 获取哈希表中所有字段和值 - HGETALL

  HGETALL myhash 

• 删除哈希表中一个或多个字段 - HDEL

  HDEL myhash field1 field2  

• 检查哈希表中是否存在某个字段 - HEXISTS

  HEXISTS myhash field1  

• 获取哈希表中所有字段 - HKEYS

  HKEYS myhash  

• 获取哈希表中所有值 - HVALS

  HVALS myhash  

• 给哈希表中字段值增加指定数值 - HINCRBY

  HINCRBY myhash field1 10  

列表类型

该类型是一个插入顺序排序的字符串元素集合, 基于双链表实现。

• LPUSH/LPUSHX/LPOP/RPUSH/RPUSHX/RPOP/LINSERT/LSET
• LINDEX/LRANGE
• LLEN/LTRIM
• 向列表的头部插入一个或多个值 - LPUSH

LPUSH mylist value1 value2  

• 向列表的尾部插入一个或多个值 - RPUSH

RPUSH mylist value3 value4  

• 获取列表指定范围的值 - LRANGE

LRANGE mylist 0 -1  

• 获取列表指定索引位置的值 - LINDEX

LINDEX mylist 0  

• 弹出并返回列表头部或尾部的值 - LPOP/RPOP

LPOP mylist  
RPOP mylist  

• 获取列表的长度 - LLEN

LLEN mylist  

• 移除列表中指定值的元素 - LREM

LREM mylist 0 value1  

• 截取列表中指定范围的值 - LTRIM

LTRIM mylist 0 2  

集合类型

Set类型是一种无顺序集合, 它和List类型最大的区别是：集合中的元素没有顺序, 且元素是唯一的。Set类型的底层是通过哈希表实现的

操作命令

• SADD/SPOP/SMOVE/SCARD

• SINTER/SDIFF/SDIFFSTORE/SUNION

• 向集合添加一个或多个成员 - SADD

SADD myset member1 member2  

• 获取集合的所有成员 - SMEMBERS

SMEMBERS myset  

• 检查集合中是否存在某个成员 - SISMEMBER

SISMEMBER myset member1  

• 从集合中移除一个或多个成员 - SREM

SREM myset member1  

• 返回集合元素的数量 - SCARD

SCARD myset  

• 返回随机的集合成员 - SRANDMEMBER

SRANDMEMBER myset  

• 返回两个集合的交集 - SINTER

SINTER set1 set2  

• 返回两个集合的并集 - SUNION

SUNION set1 set2  

有序集合类型

ZSet是一种有序集合类型，每个元素都会关联一个double类型的分数权值，通过这个权值来为集合中的成员进行从小到大的排序。与Set类型一样，其底层也是通过哈希表实现的。

• ZADD/ZPOP/ZMOVE/ZCARD/ZCOUNT
• ZINTER/ZDIFF/ZDIFFSTORE/ZUNION

向有序集合添加一个成员及其分数：

ZADD myzset 1 "member1"  

获取有序集合指定成员的分数：

ZSCORE myzset "member1"  

获取有序集合指定排名范围内的成员：

ZREVRANGE myzset 0 -1  

获取有序集合指定分数范围内的成员：

ZRANGEBYSCORE myzset 0 10  

计算有序集合中成员的排名：

ZRANK myzset "member1"  

移除有序集合中的一个或多个成员：

ZREM myzset "member1"  

计算有序集合中成员的数量：

ZCARD myzset  

计算有序集合中指定分数范围内成员的数量：

ZCOUNT myzset 0 10  

查找某个详细的键是否存在

EXISTS key_name  

• 返回值:
  • 1 - 键存在
  • 0 - 键不存在

模糊查找某个键

使用 KEYS 命令可以查找具有特定模式的所有键。请注意，KEYS 命令在生产环境中不推荐使用，因为在大量数据时会影响性能。
SCAN 命令是更高效的方法、尤其是当键的数量很多时。它以游标的方式进行增量迭代。

SCAN cursor [MATCH pattern] [COUNT count]  
eg: 以 my_ 开头的键，并且每次返回最多 10 个结果
SCAN 0 MATCH my_* COUNT 10  

Redis特性1：事务

• 命令序列化，按顺序执行
• 原子性
• 三阶段: 开始事务 - 命令入队 - 执行事务
• 命令：MULTI/EXEC/DISCARD

Redis特性2：发布订阅(Pub/Sub)

• Pub/sub是一种消息通讯模式
• Pub发送消息, Sub接受消息
• Redis客户端可以订阅任意数量的频道
• “fire and forgot”, 发送即遗忘
• 命令：Publish/Subscribe/Psubscribe/UnSub

Redis特性3：Stream

• Redis 5.0新增
• 等待消费
• 消费组(组内竞争)
• 消费历史数据
• FIFO

Redis常见问题解析：缓存击穿

概念：在Redis获取某一key时, 由于key不存在, 而必须向DB发起一次请求的行为, 称为“Redis击穿”。

引发击穿的原因：

• 第一次访问
• 恶意访问不存在的key
• Key过期

合理的规避方案：

• 服务器启动时, 提前写入
• 规范key的命名, 通过中间件拦截
• 对某些高频访问的Key，设置合理的TTL或永不过期

Redis常见问题解析：缓存雪崩

概念：Redis缓存层由于某种原因宕机后，所有的请求会涌向存储层，短时间内的高并发请求可能会导致存储层挂机，称之为“Redis雪崩”。

合理的规避方案：

• 使用Redis集群
• 限流