redis4.0入门小结

前言

redis作为nosql家族中非常热门的一员，也是被大型互联网公司所青睐，无论你是开发、测试或者运维，学习掌握它总会为你的职业生涯增色添彩。

当然，你或多或少已经了解redis，但是你是否了解其中的某些细节，本片文章将详细介绍redis基础，后续也会介绍其高级部分如、持久化、复制、集群等内容，希望对你有所帮助。

自redis3.0发布已经3年了，redis目前官方提供的redis稳定版本是4.0，以下示例均在4.0版本上进行。

一、redis简介

概述

redis(REmote DIctionary Server)是一个由Salvatore Sanfilippo写key-value存储系统，它由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类型的数据库，并提供多种语言的API。和Memcached类似，它支持存储的value类型相对更多，包括string(字符串)、list(链表)、set(集合)、zset(sorted set --有序集合)和hash（哈希类型）。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，而且这些操作都是原子性的。在此基础上，redis支持各种不同方式的排序。与memcached一样，为了保证效率，数据都是缓存在内存中。区别的是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，redis在3.0版本推出集群模式。

特点、优势

• k、v键值存储以及数据结构存储（如列表、字典）
• 所有数据(包括数据的存储)操作均在内存中完成
• 单线程服务(这意味着会有较多的阻塞情况)，采用epoll模型进行请求响应，对比nginx
• 支持主从复制模式，更提供高可用主从复制模式（哨兵）
• 去中心化分布式集群
• 丰富的编程接口支持，如Python、Golang、Java、php、Ruby、Lua、Node.js
• 功能丰富，除了支持多种数据结构之外，还支持事务、发布/订阅、消息队列等功能
• 支持数据持久化(AOF、RDB)

对比memcache

• memcache是一个分布式的内存对象缓存系统，并不提供持久存储功能，而redis拥有持久化功能
• memcache数据存储基于LRU(简单说：最近、最少使用key会被剔除)，而redis则可以永久保存(服务一直运行情况下)
• memcache是多线程的（这是memcache优势之一），也就意味着阻塞情况少，而redis是单线程的，阻塞情况相对较多
• 两者性能上相差不大
• memcache只支持简单的k、v数据存储，而redis支持多种数据格式存储。
• memcache是多线程、非阻塞IO复用网络模型，而redis是单线程IO复用模型

二、开始

源码部署

查看是否成功安装

二进制文件说明

redis安装完成后会有以下可执行文件（window下是exe文件）生成，下面是各个文件的作用。

三、配置详解

redis所有的配置参数都可以通过客户端通过“CONFIG GET 参数名” 获取，参数名支持通配符，如*代表所有。所得结果并按照顺序分组，第一个返回结果是参数名，第二个结果是参数对应的值。

除了查看配置还可以使用CONFIG SET修改配置，写入配置文件使用CONFIG REWRITE,使用时是需要注意某些关于服务配置参数慎重修改，如bind。

配置参数以及解释，需要注意的是，有些配置是4.0.10新增的，有些配置已经废除，如vm相关配置，和集群相关配置在集群篇章在进行补充。

四、数据类型以及相关操作

通常使用redis不外乎使用其常用的5中数据类型：string、list、hash、set、sorted_set,在3.2版本以后新添加geo经纬度支持，以下将对其类型的常用操作做说明。

命令使用前言

通大多数据库一样，redis所有的命令提供了帮助，可以使用help +命令名称查看其使用方法，帮助信息中不仅有命令用法，还有命令始于版本信息，分组等。

为了友好的使用，redis还将所有命令都进行了分组,同时使用help+@+组名进行查看每个组中所有命令，以下是所有分组信息。

上面以及介绍如何查看命令使用方法，所以在以下数据类型操作时候，只举例常用的命令，更多命令参考https://redis.io/commands

注意：redis在3.2版本新增geo数据类型。

示例：查看事务操作所有命令

key操作

常用：

示例：

string操作

字符串操作中需要注意的是，redis中的整型也当作字符串处理。

常用：

示例：

list操作

列表中的元素索引从0开始，倒数的元素可以用“-”+倒数位置表示，如-2，代表倒数第二个元素，-1则代表最后一个元素。

Redis列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边。

一个列表最多可以包含 232- 1 个元素 (4294967295, 每个列表超过40亿个元素)。

常用：

示例：

hash操作

hash操作所有命令都以H开头。

Redis hash 是一个string类型的field和value的映射表，hash特别适合用于存储对象。

Redis 中每个 hash 可以存储 232- 1 键值对（40多亿）。

常用：

示例：

集合set操作

Redis 的 Set 是 String 类型的无序集合。集合成员是唯一的，这就意味着集合中不能出现重复的数据。

Redis 中集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是 O(1)。

集合中最大的成员数为 232 - 1(4294967295, 每个集合可存储40多亿个成员)。

常用：

有序集合操作

Redis 有序集合和集合一样也是string类型元素的集合,且不允许重复的成员。

不同的是每个元素都会关联一个double类型的分数。redis正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。

有序集合的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。

集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是O(1)。 集合中最大的成员数为 232 - 1(4294967295, 每个集合可存储40多亿个成员)。

常用：

GEO类型操作

Redis的GEO是 3.2 版本的新特性，对GEO(地理位置)的支持。这个功能可以将用户给定的地理位置信息储存起来， 并对这些信息进行操作。

geo类型命令不多，总共6个所以这里全部列举出来了。

操作示例：

五、发布订阅

Redis 发布订阅(pub/sub)是一种消息通信模式：发送者(pub)发送消息，订阅者(sub)接收消息。

Redis 客户端可以订阅任意数量的频道。

下图代表其发布订阅之间的关系

运作原理

每个Redis 服务器进程都维持着一个表示服务器状态的 redis.h/redisServer结构， 结构的pubsub_channels 属性是一个字典， 这个字典就用于保存订阅频道的信息：

其中，字典的键为正在被订阅的频道， 而字典的值则是一个链表， 链表中保存了所有订阅这个频道的客户端。
比如说，在下图展示的这个pubsub_channels示例中，client1 、 client2 和 client3 就订阅了 channel1 ， 而client3也同时订阅了channel2。

当客户端调用SUBSCRIBE命令时， 程序就将客户端和要订阅的频道在pubsub_channels字典中关联起来。

SUBSCRIBE命令的行为可以用伪代码表示如下：

通过pubsub_channels字典， 程序只要检查某个频道是否为字典的键， 就可以知道该频道是否正在被客户端订阅； 只要取出某个键的值， 就可以得到所有订阅该频道的客户端的信息。

了解了pubsub_channels字典的结构之后， 解释PUBLISH命令的实现就非常简单了： 当调用PUBLISH channel message命令， 程序首先根据channel定位到字典的键， 然后将信息发送给字典值链表中的所有客户端。

订阅模式

redis的发布订阅不仅仅提供简单的订阅频道，还提供模式匹配订阅。模式订阅使用命令PSUBSCRIBE实现。

redisServer.pubsub_patterns属性是一个链表，链表中保存着所有和模式相关的信息：

链表中的每个节点都包含一个redis.h/pubsubPattern结构：

client 属性保存着订阅模式的客户端，而 pattern 属性则保存着被订阅的模式。

每当调用 PSUBSCRIBE命令订阅一个模式时， 程序就创建一个包含客户端信息和被订阅模式的pubsubPattern结构， 并将该结构添加到redisServer.pubsub_patterns链表中。

作为例子，下图展示了一个包含两个模式的 pubsub_patterns 链表， 其中 client123 和 client256 都正在订阅 tweet.shop.* 模式：

通过遍历整个pubsub_patterns链表，程序可以检查所有正在被订阅的模式，以及订阅这些模式的客户端。

当执行PUBLISH进行命令向channel命令发送消息时，PUBLISH除了将message 发送到所有订阅channel的客户端之外， 它还会将channel和pubsub_patterns中的模式进行对比， 如果channel和某个模式匹配的话， 那么也将message 发送到订阅那个模式的客户端，例如一个客户端订阅了aa.bb.*频道，那么他会收到来自所有aa.bb开头的所有频道消息。

相关命令

实践

在以下示例中，将分别用SUBSCRIBE命令订阅aa.bb和使用PSUBSCRIBE模式订阅频道aa.bb*。

SUBSCRIBE订阅：

PSUBSCRIBE订阅：

此时我们使用PUBSH向aa.bb发送消息，返回接受到的频道数，两个订阅者都能收到消息。

订阅者1:

模式订阅者：

小结

• 订阅信息由服务器进程维持的redisServer.pubsub_channels字典保存，字典的键为被订阅的频道，字典的值为订阅频道的所有客户端。
• 当有新消息发送到频道时，程序遍历频道（键）所对应的（值）所有客户端，然后将消息发送到所有订阅频道的客户端上。
• 订阅模式的信息由服务器进程维持的redisServer.pubsub_patterns链表保存，链表的每个节点都保存着一个pubsubPattern结构，结构中保存着被订阅的模式，以及订阅该模式的客户端。程序通过遍历链表来查找某个频道是否和某个模式匹配。
• 当有新消息发送到频道时，除了订阅频道的客户端会收到消息之外，所有订阅了匹配频道的模式的客户端，也同样会收到消息。
• 退订频道和退订模式分别是订阅频道和订阅模式的反操作。

六、事务

所谓事务应具有以下特效：原子性(Atomicity)， 一致性(Consistency)，隔离性(Isolation)，持久性(Durability)，简称ACID，但redis所提供的事务比较简单，它通过MULTI、EXEC、DISCARD和WATCH等命令实现事务。

而Redis只支持简单的事务，将执行命令放入队列缓存，当程序中有异常或命令出错，执行DISCARD清空缓存队列不执行队列中命令，其事务过程有以下特点：

• 事务是一个单独的隔离操作：事务中的所有命令都会序列化、按顺序地执行。事务在执行的过程中，不会被其他客户端发送来的命令请求所打断。
• 事务是一个泛原子操作（这里我以泛原子称呼，在某些情况redis的事务不是原子性的，后续会说明）：事务中的命令要么全部被执行，要么全部都不执行。

EXEC命令负责触发并执行事务中的所有命令：

• 如果客户端在使用MULTI开启了一个事务之后，却因为断线而没有成功执行EXEC，那么事务中的所有命令都不会被执行。
• 另一方面，如果客户端成功在开启事务之后执行EXEC，那么事务中的所有命令都会被执行。

特别说明文中的泛原子操作：

• redis在开启事务以后，若执行命令具有显示的错误或者客户端中断则此次事务在执行EXEC命令时会调用DISCARD清空缓存队列不执行队列中的所有任务，此时是原子性的。
• 当执行命令过程中，命令没有显示的报错（例如LSET操作设置一个不存在的list），而是在EXEC调用时候某个命令出错，那么在这之前已经执行的命令将不会回滚，所以严格说来，redis并不支持原子性。

涉及命令

乐观锁机制

乐观锁：总是认为不会产生并发问题，每次去取数据的时候总认为不会有其他线程对数据进行修改，因此不会上锁，但是在更新时会判断其他线程在这之前有没有对数据进行修改，一般会使用版本号机制或检查再设置(CAS)操作实现。

redis通过WATCH命令实现乐观锁，作为WATCH命令的参数的键会受到Redis的监控，Redis能够检测到它们的变化。在执行EXEC命令之前，如果Redis检测到至少有一个键被修改了，那么整个事务便会中止运行，然后EXEC命令会返回一个nil值，提醒用户事务运行失败。

注意：WATCH命令需要在MULTI之前执行，不然redis会将其一个命令放入缓存队列中。

示例：在以下示例中通过一个客户端开启事务监听name键，另一个客户端在执行EXEC之前修改name键，此次事务将不会执行，并返回nil，如下。

原子性实践

为演示redis严格意义上将不支持原子性，做了一些简单实践。

从上面的结果可以看出，在开启事务前name 值为Rose，在开启事务先后执行了SET命令和LSET命令，但是LSET命令是错误的，当我们调用EXEC执行事务完事务以后，在回头看事务中的SET命令已经生效，并未回滚，因为在次过程中该命令没有显示的报错，所以可以说redis的事务不支持原子性。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持服务器之家。

原文链接：https://www.cnblogs.com/wdliu/p/9360286.html