Redis(一) Redis简介

Redis，全名Remote Dictionary Server，是一种开源的、基于内存的数据结构存储系统，它可以用作数据库、缓存和消息中间件。Redis支持多种数据结构，如字符串（strings）、哈希（hashes）、列表（lists）、集合（sets）、有序集合（sorted sets）等，并且提供丰富的命令来操作这些数据结构。此外，Redis还提供了发布/订阅（publish/subscribe）模式的的消息队列功能。

1.0 Redis的特点

高性能：Redis是完全在内存中运行的，数据读写速度非常快，每秒可以执行数十万次读写操作，是传统关系型数据库的数倍。
数据持久化：虽然Redis主要驻留在内存中，但它也提供了一些策略来将数据持久化到磁盘上，以防服务器突然断电导致数据丢失。主要有两种方式，一种是RDB(快照)，另一种是AOF(日志)。
支持主从复制：Redis支持多个副本，可以进行数据备份和负载均衡，提高系统的可用性。
多种数据类型：Redis支持丰富的数据类型，包括字符串、哈希、列表、集合、有序集合等，这使得它可以用于各种场景。
事务处理：Redis支持简单的事务操作，可以在一次命令执行中完成多个操作，保证了操作的原子性。
发布/订阅：Redis内置了发布/订阅功能，可以作为消息队列使用，实现进程间通信。
范围查询：对于有序集合，Redis支持范围查询，这对于某些需要排序或者分页的应用非常有用。

2.0 Redis的使用场景

缓存：由于Redis的操作速度快，常被用作Web应用的缓存系统，减轻数据库的压力。
计数器：例如网站的访问量统计，用户的点赞、收藏等操作计数。
排行榜：利用有序集合的特性，可以方便地实现动态更新的排行榜。
消息队列：通过Redis的发布/订阅功能，可以构建消息队列系统，实现异步处理任务。
分布式锁：在分布式系统中，Redis可以用来实现分布式锁。
社交网络：例如好友推荐、用户关注列表等。

3.0 Redis的安装与配置

Redis通常以服务的形式运行在Linux或Windows服务器上，可以通过下载源码编译安装，也可以直接使用预编译的二进制包。安装后，通过修改配置文件redis.conf，可以设置端口、最大客户端连接数、内存大小限制、持久化策略等参数。

4.0 Redis的未来

随着云计算和大数据的发展，Redis也在不断进化。例如，Redis Cluster提供了一种无中心节点的分布式解决方案，可以自动处理数据分区和故障恢复。另外，Redis 6引入了多线程模型，进一步提高了性能。同时，社区也在开发更多的插件和扩展，如RediSearch（全文搜索）和RedisGears（脚本处理）等，使得Redis能更好地服务于各种复杂的业务需求。

总结，Redis以其高性能、易用性和灵活性，成为了现代互联网应用的重要基础设施之一。无论是在传统的web应用，还是在新兴的大数据、物联网等领域，我们都能看到Redis的身影。

5.0 Redis十种数据类型

5.1.0 String（字符串）

Redis 字符串存储字节序列，包括文本、序列化对象和二进制数组。因此字符串是可以关联的最简单的值类型一个 Redis 密钥。它们通常用于缓存，但它们支持其他功能，使你能够实现计数器并执行按位操作。

由于 Redis 键是字符串，因此当我们也使用字符串类型作为值时，我们正在将一个字符串映射到另一个字符串。字符串数据类型很有用适用于许多用例，例如缓存 HTML 片段或页面。

    > SET bike:1 Deimos
    OK
    > GET bike:1
    "Deimos"

正如你所看到的，使用 SET 和 GET 命令是我们设置的方式并检索字符串值。请注意，SET 将替换任何现有值已存储到密钥中，如果密钥已存在，即使该键与非字符串值相关联。因此 SET 执行任务。

值可以是各种类型的字符串（包括二进制数据），例如可以将 JPEG 图像存储在值中。值不能大于 512 MB。

SET 命令具有有趣的选项，这些选项作为附加选项提供参数。例如，如果密钥已经存在，我可能会要求 SET 失败，或者相反，只有当密钥已经存在时，它才会成功：

    > set bike:1 bike nx
    (nil)
    > set bike:1 bike xx
    OK

还有许多其他命令可用于对字符串进行操作。例如 GETSET 命令将键设置为新值，并将旧值作为结果。您可以使用此命令，例如，如果您有一个每次网站收到新访问者时，使用 INCR 递增 Redis 密钥的系统。你可能想收集这个每小时提供一次信息，不会丢失任何增量。您可以 GETSET 键，为其分配新值“0”并读取旧值回来了。

能够在单个键中设置或检索多个键的值命令对于减少延迟也很有用。出于这个原因，有 MSET和 MGET 命令：

    > mset bike:1 "Deimos" bike:2 "Ares" bike:3 "Vanth"
    OK
    > mget bike:1 bike:2 bike:3
    1) "Deimos"
    2) "Ares"
    3) "Vanth"

5.1.1 字符串作为计数器

    > set total_crashes 0
    OK
    > incr total_crashes
    (integer) 1
    > incrby total_crashes 10
    (integer) 11

INCR 命令将字符串值解析为整数，将其递增 1，最后将获得的值设置为新值。还有其他类似的命令，如 INCRBY、DECR 和 DECRBY 在内部，它是始终相同的命令，以略有不同的方式行事。

INCR是原子性的是什么意思？多个客户发出 INCR 反对同一密钥永远不会进入争用条件。例如，它永远不会碰巧客户端 1 同时读取“10”，客户端 2 同时读取“10”，两者递增到 11，并将新值设置为 11。最终值将始终为 12 和 read-increment-set 操作执行，而所有其他客户端未同时执行命令。

5.2.0 Hash（哈希）

Redis 哈希是结构为字段值对集合的记录类型。可以使用哈希来表示基本对象并存储计数器分组等。

> HSET bike:1 model Deimos brand Ergonom type 'Enduro bikes' price 4972
(integer) 4
> HGET bike:1 model
"Deimos"
> HGET bike:1 price
"4972"
> HGETALL bike:1
1) "model"
2) "Deimos"
3) "brand"
4) "Ergonom"
5) "type"
6) "Enduro bikes"
7) "price"
8) "4972"

虽然哈希值对于表示对象很方便，但实际上可以表示字段的数量放入哈希没有实际限制（可用内存除外），因此可以使用在应用程序中以多种不同的方式进行哈希处理。

HSET 设置哈希的多个字段，而 HGET 检索单个字段。HMGET 类似于 HGET，但返回值数组：

> HMGET bike:1 model price no-such-field
1) "Deimos"
2) "4972"
3) (nil)

有些命令能够对单个字段执行操作以及，如 HINCRBY：

> HINCRBY bike:1 price 100
(integer) 5072
> HINCRBY bike:1 price -100
(integer) 4972

5.3.0 List（列表）

List类型是一种有序的字符串列表，可以存储多个字符串，支持的操作包括从列表左侧或右侧插入和删除元素、获取列表长度等。

Redis 列表是字符串值的链表。 Redis 列表经常用于：

实现堆栈和队列。
为后台工作器系统构建队列管理。

List基本命令：

LPUSH 将新元素添加到列表的头部;RPUSH添加到尾巴上。
LPOP 从列表的头部删除并返回一个元素;RPOP执行相同的操作，但从列表的尾部开始。
LLEN 返回列表的长度。
LMOVE以原子方式将元素从一个列表移动到另一个列表。
LTRIM 将列表缩小到指定的元素范围。

阻止命令：

列表支持多个阻塞命令。例如：

BLPOP 从列表的头部删除并返回一个元素。如果列表为空，则命令将阻塞，直到元素变为可用或达到指定的超时。
BLMOVE 以原子方式将元素从源列表移动到目标列表。如果源列表为空，则该命令将阻塞，直到新元素可用。

5.4.0 Set（集合）

Redis 集是唯一字符串（成员）的无序集合。您可以使用 Redis 集有效地执行以下操作：

跟踪唯一项目（例如，跟踪访问给定博客文章的所有唯一 IP 地址）。
表示关系（例如，具有给定角色的所有用户的集合）。
执行常见的集合运算，例如交集、并集和差分

基本命令：

SADD 将新成员添加到集合中。
SREM 从集合中除去指定的成员。
SISMEMBER 测试字符串的集合成员身份。
SINTER 返回两个或多个集合（即交集）具有共同的成员集。
SCARD 返回集合的大小（也称为基数）。

SADD 命令将新元素添加到集合中。这也是可能的对集合执行许多其他操作，例如测试给定元素是否已经存在，执行交集、并集或差值多组，依此类推。

> SADD bikes:racing:beijing bike:1 bike:2 bike:3
(integer) 3
> SMEMBERS bikes:racing:beijing
1) bike:3
2) bike:1
3) bike:2

在这里，我在我的集合中添加了三个元素，并告诉 Redis 返回所有元素。没有一套的订单保证。Redis 可以自由退货元素在每次调用时按任意顺序排列。

Redis 具有用于测试集合成员资格的命令。这些命令可用于单个项目和多个项目：

> SISMEMBER bikes:racing:beijing bike:1
(integer) 1
> SMISMEMBER bikes:racing:beijing bike:2 bike:3 bike:4
1) (integer) 1
2) (integer) 1
3) (integer) 0

我们还可以找到两组之间的差异。例如，我们可能想要知道哪些自行车在北京比赛，但在上海比赛：

> SADD bikes:racing:shanghai bike:1 bike:4
(integer) 2
> SDIFF bikes:racing:beijing bikes:racing:shanghai
1) "bike:3"
2) "bike:2"

5.5.0 Sorted Set（有序集合）

Redis 排序集是按关联分数排序的唯一字符串（成员）的集合。当多个字符串具有相同的分数时，这些字符串将按字典顺序排序。排序集的一些用例包括：

排行榜。例如，您可以使用排序集来轻松维护大型在线游戏中最高分的有序列表。
速率限制器。具体而言，您可以使用排序集来构建滑动窗口速率限制器，以防止过多的 API 请求。

您可以将排序集视为 Set 和 Hash。与集合一样，排序集合由唯一的、不重复的集合组成字符串元素，所以从某种意义上说，排序集合也是一个集合。

但是，虽然集合中的元素没有排序，但排序集与浮点值相关联，称为分数（这就是为什么该类型也类似于哈希，因为每个元素映射到值）。

此外，排序集合中的元素是按顺序获取的（因此它们不是根据要求订购，订购是用于的数据结构的一个特点表示排序集）。它们根据以下规则排序：

如果 B 和 A 是两个分数不同的元素，则 A > B，如果 A.score > B.score。
如果 B 和 A 的分数完全相同，则 A 字符串在词典上大于 B 字符串，则 A > B。B 和 A 字符串不能相等，因为排序集只有唯一的元素。

基本命令：

ZADD 将新成员和关联的分数添加到排序集合中。如果该成员已存在，则分数将更新。
ZRANGE 返回排序集合的成员，在给定范围内排序。
ZRANK 返回所提供成员的等级，假设排序按升序排列。
ZREVRANK 返回所提供成员的等级，假设排序集按降序排列。

让我们从一个简单的例子开始，我们将添加所有赛车手和他们在第一场比赛中获得的分数：

> ZADD racer_scores 10 "Norem"
(integer) 1
> ZADD racer_scores 12 "Castilla"
(integer) 1
> ZADD racer_scores 8 "Sam-Bodden" 10 "Royce" 6 "Ford" 14 "Prickett"
(integer) 4

ZADD 类似于 SADD，但需要一个额外的参数（放在要添加的元素之前）即分数。ZADD 也是可变的，因此您可以自由指定多个分数值对，即使上面的示例中没有使用。

使用排序集，返回按其排序的黑客列表是微不足道的出生年份，因为实际上它们已经排序了。

实现说明：排序集是通过包含跳过列表和哈希表的双端口数据结构，因此每次添加元素时，Redis 都会执行 O（log（N））操作。那是很好，但是当我们要求排序元素时，Redis 不必在所有，它已经排序好了。请注意， ZRANGE 阶次从低到高，而 ZREVRANK 阶次从高到低：

> ZRANGE racer_scores 0 -1
1) "Ford"
2) "Sam-Bodden"
3) "Norem"
4) "Royce"
5) "Castilla"
6) "Prickett"
> ZREVRANGE racer_scores 0 -1
1) "Prickett"
2) "Castilla"
3) "Royce"
4) "Norem"
5) "Sam-Bodden"
6) "Ford"