?redis概述
- redis介绍
Redis（Remote Dictionary Server )，即远程字典服务，是一个开源的使用C语言编写、可基于内存亦可持久化的Key-Value数据库。
Redis是一个开源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。
端口：6379
默认16个数据库，下标从0开始。
Redis是单线程+io多路复用。每秒读11万次，写8万次
- 为什么使用redis？
从性能和并发两个角度考虑：
性能方面-----我们在碰到需要执行耗时特别久，且结果不频繁变动的SQL，就特别适合将运行结果放入缓存。这样，后面的请求就去缓存中读取，使得请求能够迅速响应
并发方面-----在大并发的情况下，所有的请求直接访问数据库，数据库会出现连接异常。这个时候，就需要使用redis做一个缓冲操作，让请求先访问到redis，而不是直接访问数据库。
- redis为什么这么快
- Redis 将数据储存在内存里面，读写数据的时候都不会受到硬盘 I/O 速度的限制，所以速度极快。
- 数据结构简单，对数据操作也简单。
- 采用单线程，避免了不必要的上下文切换和竞争条件，也不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗CPU，不用去考虑各种锁的问题。
硬盘数据库的工作模式：
内存数据库工作模式：
?redis安装、启动、关闭
（1）先到redis官网（redis.io）下载最新版的redis压缩包到本地
（2）把本地的压缩包上传到 Linux 的 opt / software 目录下
（3）下载安装C语言编译环境，gcc编译器：yum install gcc
（4）解压压缩包：tar -zxvf redis-6.2.1.tar.gz
（5）解压完成后进入redis目录，进行编译：make，编译完成进行安装：make install
（6）安装在 /usr/local/redis 目录下，安装好后bin目录下有六个文件
| 文件 | 作用 |
|---|---|
| redis-benchmark | 性能测试工具 |
| redis-check-aof | 修复有问题的AOF文件 |
| redis-check-dump | 修复有问题的dump.rdb文件 |
| redis-sentinel | Redis集群使用 |
| redis-server | 服务器启动命令 |
| redis-cli | 客户端操作入口 |
（7）把 /opt/redis目录下的redis.conf 复制到 etc 下：cp redis.conf /etc/redis.conf
（8）将 redis.conf 里的 daemonize no 改成 yes（改成后台启动）
（8）启动 redis：redis-server /etc/redis.conf
（9）启动完成通过ps查看进程：ps -ef | grep redis
（10）启动后通过客户端连接redis：redis-cli
（11）单实例关闭：redis-cli shutdown
（12）多实例关闭（指定一个端口）：redis-cli -p 6379 shutdown
?数据类型
- 五大数据类型
| 类型 | 说明 | 用途 |
|---|---|---|
| String | redis中最基本的类型。 value可以包含任何数据，比如jpg图片和序列化的对象 |
一般做一些复杂的计数功能的缓存。 |
| Hash | 键值对集合，适合于对象的存储 | 在做单点登录的时候，存储用户信息。 |
| List | 双向链表。使用List的数据结构，列表用来存储多个有序的字符串 | 消息队列 |
| Set | 堆放的是一堆不重复值的集合。 | 可以做全局去重的功能。 |
| Zset | Zset多了一个权重参数score，集合中的元素能够按score进行排列。 | 可以做排行榜应用，取TOP N操作。 |
- 三种特殊数据类型
| 类型 | 说明 | 用途 |
|---|---|---|
| Geospatial（Geo） | 地理位置 | 朋友定位，附近的人，两地之间的距离 |
| Hyperloglog | 基数统计 | 网站的访问人数 |
| Bitmaps | 位存储，用0和1表示状态 | 用户签到，用户在线状态 |
基数统计的概念： 比如数据集 {1, 2, 3, 3, 5, 5,}， 那么这个数据集的基数集为 {1,2，3，5}, 基数(不重复元素)为4。也就是说是不重复元素的个数。
?redis的常用操作
- 通用操作
- 切换数据库：
select index
查看当前数据库key的数量：
dbsize查看当前库中所有的key：
keys *
清空当前库：
flushdb清空所有库：
flushall
判断某个key是否存在：
exists key查看key的类型：
type key删除指定的key：
del key
给指定的key设置过期时间（单位：秒）：
expire key 10查看还有多少秒过期（-1表示永不过期，-2表示已过期）：
ttl key
==注意：==设置了过期时间的key过期后则不存在，未设置过期时间的key是永不过期
- String 操作（key-String）
设置key-value：
set stringkey value通过key拿到value：
get stringkey
- 同时添加多个key-value：
mset stringkey1 value1 stringkey2 value2……- 同时获取多个key的value：
mget stringkey1 stringkey2 stringkey3
- 获取指定的key的value范围的值：
getrange stringkey sindex eindex- 替换指定key某个位置开始的值：
setrange stringkey index value
- 给指定的key的value末尾追加值（key不存在时新增）：
append stringkey value- 获得指定key对应value的长度：
strlen stringkey- 当key不存在时添加key-value：
setnx stringkey value- 给指定key中数字值增1/减1（只对数字值操作）：
incr / decr stringkey- 给指定的key中数字自定义步长增减：
incrby / decrby stringkey 步长
- List 操作（Key-List）
==注意：==列表操作命令都是 l 开头
将一个值或多个值插入列表的头部（多个值用空格分隔）：
lpush listKey v1 [v2 ……]将一个值或多个值插入列表的尾部：
rpush listKey v1 [v2 ……]获取列表的全部值：
lrange listKey 0 -1获取列表的指定索引的值：
lrange listKey sindex eindex
获取列表的指定索引的值：
lindex listKey index查看列表的长度：
llen listKey
- 截取列表的指定索引的值：
ltrim listKey sindex eindex
- 将列表指定索引的值替换为另一个值：
lset listKey index value
- 在指定列表某value前后插入其他value：
linset listKey brfore|after value othervalue
- Set 操作（Key-Set）
添加一个或多个值到 set（多个值用空格分隔）：
sadd setKey v1 [v2 ……]查看 set 的全部值：
smembers setKey查看某个值是否在set中：
sismember setKey value
获取 set 中值的个数：
scard setKey移除 set 某个值：
srem setKey value
从 set 中随机抽选出 n 个值（n不写默认为一个）：
srandmember setKey n从 set 中随机移除 n 个值：
spop setKey n
- Hsah 操作（Key-Map）
添加一个或多个值到 Hash 中（多个kv用空格分隔）：
hset hashKey k1 v1 [k1 v1 ……]获取 Hash 中的某个key：
hget hashKey key
获取 Hash 中所有的kv：
hgetall hashKey移除 Hash 中的一个或多个key：
hdel hashKey key查看 Hash 里面有多少个kv：
hlen hashKey
- 判断Hash中某的key是否存在：
hexists hashKey key
- Zset 操作（key-SortSet）
添加一个或多个值到 zset（n表示排序）：
zadd zsetKey n1 v1 [n2 v2 ……]获取指定索引范围内 zset 值（0 -1表示所有值）：
zrange zsetkey sindex eindex
- 给 zset 进行排序（+/- inf 正/负无穷）：
zrangebyscore zsetKey -inf +inf
- 获取集合中元素个数：
zcard zsetKey
- Geospatial 操作
将指定的地理空间位置（纬度、经度、名称）添加到指定的key中：
geoadd key 纬度 经度 地点名从key里返回指定位置元素的位置（经度和纬度）：
geopos key 地点名称返回两个地点之间的距离（如果一个不存在则返回空）：
geodist key 地点1 地点2 单位以给定的经纬度为中心， 找出某一半径内的元素：
georadius key 纬度 经度 数值范围 单位找出给定的位置元素指定范围内的元素：
georadiusbymember key 地点名 数值范围 单位
- 删除指定key下指定目标的数据：
zrem key 地点
- Heyperloglog 操作
添加指定元素到 HyperLogLog 中：
pfadd key element [element ……]返回给定 HyperLogLog 的基数估算值：
pfcount key
- Bitmaps 操作
添加一个值到 bitmaps：
setbit key offset value从 bitmaps 中取值：
getbit key offset
- 统计为1的数量（没start和end时默认统计全部）：
bitcount key [start end]
?redis的配置
本机redis配置文件 redis.conf 拷贝在 /etc 目录下
- 单位
开头定义了一些基本的度量单位，只支持bytes，不支持bit
- 网络
（1）默认情况下 bind = 127.0.0.1 只能接受本机的访问请求。
（2）protected-mode yes 表示只能本机访问，不能远程访问。
==注意：==生产环境肯定要写你应用服务器的地址；服务器是需要远程访问的，所以需要将其注释掉。并且将protected-mode改为no
（3）port = 6379 redis的默认端口号
（4）timeout = 0 设置超时时间（客户端维持多少秒会关闭），0为永不超时
（5）tcp-keepalive 300 对访问客户端的一种心跳检测，设置为0则不检测
- 通用
（1）daemonize = yes 是否后台启动
（2）loglevel notice 指定日志记录级别，有四个级别，默认为notice
（3）databases 16 设置数据库的数目，默认为16
（4）maxclients 10000 设置redis同时可以与多少个客户端进行连接
（5）maxmemory < bytes > redis配置的最大内存容量
?发布和订阅
- 发布和订阅概述
发布和订阅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
（1）客户端可以订阅频道
（2）当给这个频道发布消息后，消息就会发送给订阅的客户端
- 命令行实现
（1）打开一个客户端订阅一个频道channel1：subscribe channel1
（2）打开另一个客户端，给channel1发布消息“hello” ：publish channel1 hello
返回的1是订阅者的数量
（3）打开第一个客户端可以看到第二个客户端发送的消息
?Jedis
Jedis是使用Java来操作redis的中间件。
其API提供了比较全面的Redis命令的支持
（1）创建maven项目，导入jedis依赖
<dependency>
<groupId>redis.clients</groupId>
<artifactId>jedis</artifactId>
<version>3.3.0</version>
</dependency>
（2）使用Jedis
//生成一个Jedis对象，这个对象负责和指定的redis实例进行通信
Jedis jedis = new Jedis("192.168.229.128",6379);
//Jedis执行set操作（reids所有指令都在这）
jedis.set("name","lidu");
//Jedis执行get操作
String val = jedis.get("name");
==注意：==初始化 Jedis 需要两个参数，redis实例的 ip 和端口，要想通过 ip 访问 redis 必须在 redis.conf 配置文件中修改默认内容：
- 将 bind = 127.0.0.1 注释掉
- 将 peotected-mode = yes 改为 peotected-mode = no
同时Linux防火墙要关闭
- 检查防火墙状态：
systemctl status firewalld
- 关闭防火墙：
systemctl stop firewalld
?redis事务
- 事务概述
Redis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。
**作用：**就是串联多个命令防止别的命令插队。
Redis事务和关系型数据库的事务不太一样，它不保证原子性，也没有隔离级别的概念。
- 事务的执行和错误处理
Multi Exec Discard
- 从输入Multi命令开始，输入的命令都会依次进入队列中，但不会执行，直到输入Exec后，redis会将之前队列中的命令依次执行。组队的过程中可以通过Discard来放弃组队
- 组队中某个命令出现了错误，将要执行的整个队列都会被取消
- 执行阶段某个命令出现了错误，只有报错的命令不会被执行，其他的命令还是会执行
?redis持久化
redis提供了两种不同的持久化方式：
RDB（Redis DataBase）
AOF（Append Of File）
RDB默认开启，AOF默认不开启
- RDB
在指定的时间间隔内将内存中的数据集快照写入磁盘，也就是快照，它恢复时是将快照文件直接读到内存里。
备份是如何执行的？
Redis会单独创建一个子进程来进行持久化，会先将数据写入到一个临时文件中，待持久化过程都结束了，再用这个文件替换上次持久化好的文件。
优点：
整个过程中，主进程是不进行任何I0操作的，这就确保了极高的性能。如果需要进行大规模数据的恢复，且对于据恢复的完整性不是非常敏感，那RDB方式要比AOF方式更加的高效。
缺点：
最后一次持久化后的数据可能丢失。
- AOF
以日志的形式来记录每个写操作（增量保存），将redis执行过的所有写指令记录下来，读操作不记录；只许追加文件但不可以改写文件，redis启动之初会读取该文件重新构建数据，换言之，redis重启的话就根据日志文件内容将写指令从前到后执行一次，以完成数据的恢复工作。
持久化流程
- 客户端的请求写命令会被append追加到AOF缓冲区内；
- AOF缓冲区根据AOF持久化策略[always,everysec,no]将操作sync同步到磁盘的AOF文件中；
- AOF文件大小超过重写策略或手动重写时，会对AOF文件rewrite重写，压缩AOF文件容量；
- Redis服务重启时，会重新load加载AOF文件中的写操作达到数据恢复的目的
?主从复制
- 主从复制概述
主从复制是主机数据更新后根据配置和策略，自动同步到备机的 master / slaver 机制。
master 以写为主，slaver 以读为主，一主多从
作用：
- 读写分离（主做写操作，从做读操作），性能扩展
- 容灾快速恢复
?redis集群
- 集群概述
Redis集群实现了对Redis的水平扩容，即启动N个redis节点，将整个数据库分布存储在这N个节点中，每个节点存储总数据的1/N。
Redis集群通过分区来提供一定程度的可用性，即使集群中有一部分节点失效或者无法进行通讯，集群也可以继续处理命令请求。
容量不够，redis如何进行扩容？
并发写操作，redis如何分摊？
之前通过代理主机来解决，redis3.0中提供了无中心化集群配置
代理主机模式：
无中心化集群：
?应用问题解决
- 缓存穿透
去请求缓存中不存在的数据，导致所有的请求都怼到数据库上，从而导致数据库连接异常。（一般是遇到黑客攻击）
解决方案：
- 对空值缓存
如果一个查询返回的数据为空（不管数据是否存在），我们仍然把这个空结果（null）进行缓存，设置很短的过期时间。
- 设置白名单
使用bitmaps类型定义一个白名单，里面放可以访问的id，每次访问的时候拿访问的id和bitmaps里面的id比较，如果访问的id不在bitmaps里面，进行拦截。
- 缓存击穿
redis某个key过期了，大量访问需要使用这个key，数据库访问压力瞬时增加
解决方案：
- 加长这些key的过期时间
- 监控那些热门数据，实时调整key的过期时长
- 缓存雪崩
即缓存同一时间大面积的失效，这个时候又来了一波请求，结果请求都怼到数据库上，而导致数据库连接异常。
解决方案：
- 添加随机值
给缓存的失效时间加上一个随机值，避免集体失效。
- 构建多级缓存架构
Nginx缓存 + Redis缓存 + 其他缓存
?分布式锁
- 概述
随着业务发展的需要，原单体单机部署的系统被演化成分布式系统后，由于分布式系统多线程、多进程并且分布在不同机器上，这将使原单机部署情况下的并发控制锁策略失效，为了解决这个问题就需要一种跨JVM的互斥机制来控制共享资源的访问，这就是分布式锁要解决的问题。
分布式锁应该具备的条件：
- 在分布式系统环境下，一个方法在同一时间只能被一个机器的一个线程执行
- 高可用的获取锁与释放锁
- 高性能的获取锁与释放锁
- 具备锁失效机制，防止死锁
- 具备非阻塞锁特性，即没有获取到锁将直接返回获取锁失败
实现方式：
- 基于数据库
- 基于redis（性能最高）
- 基于zookeeper（可靠性最高）
- 命令实现
nx：表示上锁
ex：表示设置过期时间（单位秒）
==注意：==在过期时间内，key还能使用，过期后key就消失了