初識 Redis (v6.2) 與桌面客戶端

Redis介紹

什么是Redis

• Redis(Remote Dictionary Server) 是一個使用 C 語言編寫的，開源的（BSD許可）高性能非關系型（NoSQL）的鍵值對數據庫。

• Redis 可以存儲鍵和五種不同類型的值之間的映射。鍵的類型只能為字符串，值支持五種數據類型：字符串、列表、集合、散列表、有序集合。

• 與傳統數據庫不同的是 Redis 的數據是存在內存中的，所以讀寫速度非常快，因此 redis 被廣泛應用于緩存方向，每秒可以處理超過 10萬次讀寫操作，是已知性能最快的Key-Value DB。另外，Redis 也經常用來做分布式鎖。除此之外，Redis 支持事務 、持久化、LUA腳本、LRU驅動事件、多種集群方案。

Redis是一種鍵值型的NoSql數據庫，這里有兩個關鍵字：

• 鍵值型

• NoSql

其中鍵值型，是指Redis中存儲的數據都是以key、value對的形式存儲，而value的形式多種多樣，可以是字符串、數值、甚至json：

而NoSql則是相對于傳統關系型數據庫而言，有很大差異的一種數據庫。

認識NoSQL

NoSql可以翻譯做Not Only Sql（不僅僅是SQL），或者是No Sql（非Sql的）數據庫。是相對于傳統關系型數據庫而言，有很大差異的一種特殊的數據庫，因此也稱之為非關系型數據庫。

結構化與非結構化

傳統關系型數據庫是結構化數據，每一張表都有嚴格的約束信息：字段名、字段數據類型、字段約束等等信息，插入的數據必須遵守這些約束：

而NoSql則對數據庫格式沒有嚴格約束，往往形式松散，自由。

可以是鍵值型：

也可以是文檔型：

甚至可以是圖格式：

關聯和非關聯

傳統數據庫的表與表之間往往存在關聯，例如外鍵：

而非關系型數據庫不存在關聯關系，要維護關系要么靠代碼中的業務邏輯，要么靠數據之間的耦合：

{
  id: 1,
  name: "張三",
  orders: [
    {
       id: 1,
       item: {
	 id: 10, title: "榮耀6", price: 4999
       }
    },
    {
       id: 2,
       item: {
	 id: 20, title: "小米11", price: 3999
       }
    }
  ]
}

此處要維護“張三”的訂單與商品“榮耀”和“小米11”的關系，不得不冗余的將這兩個商品保存在張三的訂單文檔中，不夠優雅。還是建議用業務來維護關聯關系。

查詢方式

傳統關系型數據庫會基于Sql語句做查詢，語法有統一標準；

而不同的非關系數據庫查詢語法差異極大，五花八門各種各樣。

事務

傳統關系型數據庫能滿足事務ACID的原則。

而非關系型數據庫往往不支持事務，或者不能嚴格保證ACID的特性，只能實現基本的一致性。

總結

除了上述四點以外，在存儲方式、擴展性、查詢性能上關系型與非關系型也都有著顯著差異，總結如下：

• 存儲方式
  • 關系型數據庫基于磁盤進行存儲，會有大量的磁盤IO，對性能有一定影響
  • 非關系型數據庫，他們的操作更多的是依賴于內存來操作，內存的讀寫速度會非常快，性能自然會好一些

• 擴展性
  • 關系型數據庫集群模式一般是主從，主從數據一致，起到數據備份的作用，稱為垂直擴展。
  • 非關系型數據庫可以將數據拆分，存儲在不同機器上，可以保存海量數據，解決內存大小有限的問題。稱為水平擴展。
  • 關系型數據庫因為表之間存在關聯關系，如果做水平擴展會給數據查詢帶來很多麻煩

認識Redis

Redis誕生于2009年全稱是Remote Dictionary Server 遠程詞典服務器，是一個基于內存的鍵值型NoSQL數據庫。

特征：

• 鍵值（key-value）型，value支持多種不同數據結構，功能豐富
• 單線程，每個命令具備原子性
• 低延遲，速度快（基于內存、IO多路復用、良好的編碼）。
• 支持數據持久化
• 支持主從集群、分片集群
• 支持多語言客戶端

Redis優缺點

優點

• 讀寫性能優異， Redis能讀的速度是110000次/s，寫的速度是81000次/s。
• 支持數據持久化，支持AOF和RDB兩種持久化方式。
• 支持事務，Redis的所有操作都是原子性的，同時Redis還支持對幾個操作合并后的原子性執行。
• 數據結構豐富，除了支持string類型的value外還支持hash、set、zset、list等數據結構。
• 支持主從復制，主機會自動將數據同步到從機，可以進行讀寫分離。

缺點

• 數據庫容量受到物理內存的限制，不能用作海量數據的高性能讀寫，因此Redis適合的場景主要局限在較小數據量的高性能操作和運算上。
• Redis 不具備自動容錯和恢復功能，主機從機的宕機都會導致前端部分讀寫請求失敗，需要等待機器重啟或者手動切換前端的IP才能恢復。
• 主機宕機，宕機前有部分數據未能及時同步到從機，切換IP后還會引入數據不一致的問題，降低了系統的可用性。
• Redis 較難支持在線擴容，在集群容量達到上限時在線擴容會變得很復雜。為避免這一問題，運維人員在系統上線時必須確保有足夠的空間，這對資源造成了很大的浪費。

Redis的官方網站地址：https://redis.io/

安裝Redis

大多數企業都是基于Linux服務器來部署項目，而且Redis官方也沒有提供Windows版本的安裝包。因此會基于Linux系統來安裝Redis.

此處選擇的Linux版本為CentOS 7.

依賴庫

Redis是基于C語言編寫的，因此首先需要安裝Redis所需要的gcc依賴：

yum install -y gcc tcl

上傳安裝包并解壓

然后將課前資料提供的Redis安裝包上傳到虛擬機的任意目錄：

例如，我放到了/usr/local/src 目錄：

解壓縮：

tar -xzf redis-6.2.6.tar.gz

解壓后：

進入redis目錄：

cd redis-6.2.6

運行編譯命令：

make && make install

如果沒有出錯，應該就安裝成功了。

默認的安裝路徑是在 /usr/local/bin目錄下：

該目錄已經默認配置到環境變量，因此可以在任意目錄下運行這些命令。其中：

• redis-cli：是redis提供的命令行客戶端
• redis-server：是redis的服務端啟動腳本
• redis-sentinel：是redis的哨兵啟動腳本

啟動

redis的啟動方式有很多種，例如：

• 默認啟動
• 指定配置啟動
• 開機自啟

默認啟動

安裝完成后，在任意目錄輸入redis-server命令即可啟動Redis：

redis-server

如圖：

這種啟動屬于前臺啟動，會阻塞整個會話窗口，窗口關閉或者按下CTRL + C則Redis停止。不推薦使用。

指定配置啟動

如果要讓Redis以后臺方式啟動，則必須修改Redis配置文件，就在我們之前解壓的redis安裝包下（/usr/local/src/redis-6.2.6），名字叫redis.conf：

我們先將這個配置文件備份一份：

cp redis.conf redis.conf.bck

然后修改redis.conf文件中的一些配置：

# 允許訪問的地址，默認是127.0.0.1，會導致只能在本地訪問。修改為0.0.0.0則可以在任意IP訪問，生產環境不要設置為0.0.0.0
bind 0.0.0.0
# 守護進程，修改為yes后即可后臺運行
daemonize yes 
# 密碼，設置后訪問Redis必須輸入密碼
requirepass 123321

Redis的其它常見配置：

# 監聽的端口
port 6379
# 工作目錄，默認是當前目錄，也就是運行redis-server時的命令，日志、持久化等文件會保存在這個目錄
dir .
# 數據庫數量，設置為1，代表只使用1個庫，默認有16個庫，編號0~15
databases 1
# 設置redis能夠使用的最大內存
maxmemory 512mb
# 日志文件，默認為空，不記錄日志，可以指定日志文件名
logfile "redis.log"

啟動Redis：

# 進入redis安裝目錄 
cd /usr/local/src/redis-6.2.6
# 啟動
redis-server redis.conf

停止服務：

# 利用redis-cli來執行 shutdown 命令，即可停止 Redis 服務，
# 因為之前配置了密碼，因此需要通過 -u 來指定密碼
redis-cli -u 123321 shutdown

開機自啟

我們也可以通過配置來實現開機自啟。

首先，新建一個系統服務文件：

vi /etc/systemd/system/redis.service

內容如下：

[Unit]
Description=redis-server
After=network.target

[Service]
Type=forking
ExecStart=/usr/local/bin/redis-server /usr/local/src/redis-6.2.6/redis.conf
PrivateTmp=true

[Install]
WantedBy=multi-user.target

然后重載系統服務：

systemctl daemon-reload

現在，我們可以用下面這組命令來操作redis了：

# 啟動
systemctl start redis
# 停止
systemctl stop redis
# 重啟
systemctl restart redis
# 查看狀態
systemctl status redis

執行下面的命令，可以讓redis開機自啟：

systemctl enable redis

Redis桌面客戶端

安裝完成Redis，我們就可以操作Redis，實現數據的CRUD了。這需要用到Redis客戶端，包括：

• 命令行客戶端
• 圖形化桌面客戶端
• 編程客戶端

Redis命令行客戶端

Redis安裝完成后就自帶了命令行客戶端：redis-cli，使用方式如下：

redis-cli [options] [commonds]

其中常見的options有：

• -h 127.0.0.1：指定要連接的redis節點的IP地址，默認是127.0.0.1
• -p 6379：指定要連接的redis節點的端口，默認是6379
• -a 123321：指定redis的訪問密碼

其中的commonds就是Redis的操作命令，例如：

• ping：與redis服務端做心跳測試，服務端正常會返回pong

不指定commond時，會進入redis-cli的交互控制臺：

圖形化桌面客戶端

GitHub上的大神編寫了Redis的圖形化桌面客戶端，地址：https://github.com/uglide/RedisDesktopManager

不過該倉庫提供的是RedisDesktopManager的源碼，并未提供windows安裝包。

在下面這個倉庫可以找到安裝包：https://github.com/lework/RedisDesktopManager-Windows/releases

安裝

在下載中可以找到Redis的圖形化桌面客戶端：

解壓縮后，運行安裝程序即可安裝：

安裝完成后，在安裝目錄下找到rdm.exe文件：

雙擊即可運行：

建立連接

點擊左上角的連接到Redis服務器按鈕：

在彈出的窗口中填寫Redis服務信息：

點擊確定后，在左側菜單會出現這個鏈接：

點擊即可建立連接了。

Redis默認有16個倉庫，編號從0至15. 通過配置文件可以設置倉庫數量，但是不超過16，并且不能自定義倉庫名稱。

如果是基于redis-cli連接Redis服務，可以通過select命令來選擇數據庫：

# 選擇 0號庫
select 0