科普 | Redis七大特性簡介
來源：原創(chuàng) 時間：2017-05-02 瀏覽：0 次
Redis 是一個開源的、高級的鍵值對存儲系統(tǒng)，經(jīng)常被用作數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)服務(wù)器，因為其支持字符串、Hash、列表、集合和有序集合等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在Laravel中使用Redis之前，需要通過Composer安裝 predis/predis 包：
composer require predis/predis
配置
應(yīng)用的Redis配置位于配置文件 config/database.php 。在這個文件中，可以看到包含被應(yīng)用使用的Redis服務(wù)器的 redis 數(shù)組：
'redis' => [
'cluster' => false,
'default' => [ 'host' => '127.0.0.1',
'port' => 6379, 'database' => 0,
],
],
默認服務(wù)器配置可以滿足開發(fā)需要，不過，你可以基于自己的環(huán)境修改該數(shù)組。配置文件中定義的每個Redis服務(wù)器需要一個名字并指定該Redis服務(wù)器使用的主機和接口。
cluster 選項告知Laravel Redis 客戶端在多個Redis節(jié)點間執(zhí)行客戶端分片，從而形成節(jié)點池并創(chuàng)建大量有效的RAM。然而，客戶端分片并不處理故障轉(zhuǎn)移，所以，非常適合從另一個主數(shù)據(jù)存儲那里獲取有效的緩存數(shù)據(jù)。
此外，你可以在Redis連接定義中定義options數(shù)組值，從而允許你指定一系列Predis客戶端選項。
如果Redis服務(wù)器要求認證信息，你可以通過添加 password 配置項到Redis服務(wù)器配置數(shù)組來提供密碼。
注意：如果你通過PECL安裝PHP的Redis擴展，需要在 config/app.php 文件中修改Redis的別名。
一、Redis七種特性
Redis的幾種使用方式 Strings、Hashs、Lists、Sets、SortedSets、Pub/Sub、Transactions 也比作七種武器，為大家講解Redis的七種特性，并列舉其適合的應(yīng)用場景。
1.Strings(字符串)
Redis 字符串是一個字節(jié)序列。在 Redis 中字符串是二進制安全的，這意味著它們沒有任何特殊終端字符來確定長度，所以可以存儲任何長度為 512 兆的字符串。
Strings 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是簡單的key-value類型，value其實不僅是String，也可以是數(shù)字。使用Strings類型，你可以完全實現(xiàn)目前 Memcached 的功能，并且效率更高。還可以享受Redis的定時持久化，操作日志及 Replication等功能。除了提供與 Memcached 一樣的get、set、incr、decr 等操作外，Redis還提供了下面一些操作：
獲取字符串長度
往字符串a(chǎn)ppend內(nèi)容
設(shè)置和獲取字符串的某一段內(nèi)容
設(shè)置及獲取字符串的某一位（bit）
批量設(shè)置一系列字符串的內(nèi)容
2.Hashs(哈希)
Redis哈希是鍵值對的集合。 Redis哈希是字符串字段和字符串值之間的映射，所以它們用來表示對象。
在Memcached中，我們經(jīng)常將一些結(jié)構(gòu)化的信息打包成hashmap，在客戶端序列化后存儲為一個字符串的值，比如用戶的昵稱、年齡、性別、積分等，這時候在需要修改其中某一項時，通常需要將所有值取出反序列化后，修改某一項的值，再序列化存儲回去。這樣不僅增大了開銷，也不適用于一些可能并發(fā)操作的場合（比如兩個并發(fā)的操作都需要修改積分）。而Redis的Hash結(jié)構(gòu)可以使你像在數(shù)據(jù)庫中Update一個屬性一樣只修改某一項屬性值。
3.Lists(鏈表)
Redis 列表是簡單的字符串列表，通過插入順序排序?？梢蕴砑右粋€元素到 Redis 列表的頭部或尾部。
相信略有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識的人都應(yīng)該能理解其結(jié)構(gòu)。使用Lists結(jié)構(gòu)，我們可以輕松地實現(xiàn)最新消息排行等功能。Lists的另一個應(yīng)用就是消息隊列，可以利用Lists的PUSH操作，將任務(wù)存在Lists中，然后工作線程再用POP操作將任務(wù)取出進行執(zhí)行。Redis還提供了操作Lists中某一段的api，你可以直接查詢，刪除Lists中某一段的元素。
4.Sets(集合)
Sets 就是一個集合，集合的概念就是一堆不重復(fù)值的組合。利用Redis提供的Sets數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以存儲一些集合性的數(shù)據(jù)，比如在微博應(yīng)用中，可以將一個用戶所有的關(guān)注人存在一個集合中，將其所有粉絲存在一個集合。Redis還為集合提供了求交集、并集、差集等操作，可以非常方便的實現(xiàn)如共同關(guān)注、共同喜好、二度好友等功能，對上面的所有集合操作，你還可以使用不同的命令選擇將結(jié)果返回給客戶端還是存集到一個新的集合中。
4.Sorted Sets（有序集合）
和Sets相比，Sorted Sets增加了一個權(quán)重參數(shù)score，使得集合中的元素能夠按score進行有序排列，比如一個存儲全班同學成績的Sorted Sets，其集合value可以是同學的學號，而score就可以是其考試得分，這樣在數(shù)據(jù)插入集合的時候，就已經(jīng)進行了天然的排序。另外還可以用Sorted Sets來做帶權(quán)重的隊列，比如普通消息的score為1，重要消息的score為2，然后工作線程可以選擇按score的倒序來獲取工作任務(wù)。讓重要的任務(wù)優(yōu)先執(zhí)行。
Redis的有序集合類似于 Redis 的集合，但是存儲的值在集合中具有唯一性。另外有序集合的每個成員都使用分值（score）的東西，這個分值就是用于將有序集合排序，從分值最小到最大來排序。
在 Redis 有序集合添加，刪除和測試成員的存在的時間復(fù)雜度為 O（1）（恒定時間，無論集合內(nèi)包含元素的數(shù)量）。列表的最大長度為 232 - 1 個元素（4294967295，每個集合的元素超過四十億）。
5.Pub/Sub(Redis發(fā)布訂閱)
Pub/Sub 從字面上理解就是發(fā)布（Publish）與訂閱（Subscribe），在Redis中，你可以設(shè)定對某一個key值進行消息發(fā)布及消息訂閱，當一個key值上進行了消息發(fā)布后，所有訂閱它的客戶端都會收到相應(yīng)的消息。這一功能最明顯的用法就是用作實時消息系統(tǒng)，比如普通的即時聊天，群聊等功能。
Redis訂閱和發(fā)布實現(xiàn)了通訊系統(tǒng)，發(fā)件人（在 Redis 中的術(shù)語稱為發(fā)布者）發(fā)送郵件，而接收器（訂戶）接收它們。信息傳輸?shù)逆溌贩Q為通道。Redis 一個客戶端可以訂閱任意數(shù)量的通道。
示例
6.Transactions(Redis事務(wù))
誰說NoSQL都不支持事務(wù)，雖然Redis的Transactions提供的并不是嚴格的ACID的事務(wù)（比如一串用EXEC提交執(zhí)行的命令，在執(zhí)行中服務(wù)器宕機，那么會有一部分命令執(zhí)行了，剩下的沒執(zhí)行），但是這個Transactions還是提供了基本的命令打包執(zhí)行的功能（在服務(wù)器不出問題的情況下，可以保證一連串的命令是順序在一起執(zhí)行的，中間有會有其它客戶端命令插進來執(zhí)行）。Redis還提供了一個Watch功能，你可以對一個key進行Watch，然后再執(zhí)行Transactions，在這過程中，如果這個Watched的值進行了修改，那么這個Transactions會發(fā)現(xiàn)并拒絕執(zhí)行。
Redis事務(wù)允許一組命令在單一步驟中執(zhí)行。事務(wù)有兩個屬性，說明如下：
在一個事務(wù)中的所有命令作為單個獨立的操作順序執(zhí)行。在Redis事務(wù)中的執(zhí)行過程中而另一客戶機發(fā)出的請求，這是不可以的；
Redis事務(wù)是原子的。原子意味著要么所有的命令都執(zhí)行，要么都不執(zhí)行；
二、Redis使用示范
1.Redis HyperLogLog
Redis HyperLogLog 是用來做基數(shù)統(tǒng)計的算法，HyperLogLog 的優(yōu)點是，在輸入元素的數(shù)量或者體積非常非常大時，計算基數(shù)所需的空間總是固定 的、并且是很小的。
在 Redis 里面，每個 HyperLogLog 鍵只需要花費 12 KB 內(nèi)存，就可以計算接近 2^64 個不同元素的基 數(shù)。這和計算基數(shù)時，元素越多耗費內(nèi)存就越多的集合形成鮮明對比。但是，因為 HyperLogLog 只會根據(jù)輸入元素來計算基數(shù)，而不會儲存輸入元素本身，所以 HyperLogLog 不能像集合那樣，返回輸入的各個元素。
示例
下面的例子說明了 HyperLogLog Redis 的工作原理：
redis 127.0.0.1:6379> PFADD tutorials redis
1) (integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> PFADD tutorials mongodb
1) (integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> PFADD tutorials mysql
1) (integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> PFCOUNT tutorials
(integer) 3
2.Redis鍵
Redis 中的 keys 命令用于管理 redis 中的鍵。Redis keys命令使用的語法如下所示：
語法
redis 127.0.0.1:6379> COMMAND KEY_NAME
示例
redis 127.0.0.1:6379> SET yiibai redis
OK
redis 127.0.0.1:6379> DEL yiibai
(integer) 1
在上面的例子中 DEL 是一個命令，而 yiibai 是一個鍵。如果鍵被成功刪除，則該命令的輸出將是（整數(shù)）1，否則這將是（整數(shù)）0；
3.Redis腳本
Redis 腳本是使用Lua解釋腳本用來評估（計算）。從 Redis 2.6.0 版本開始內(nèi)置這個解釋器。命令 EVAL 用于執(zhí)行 腳本命令。
語法
EVAL命令的基本語法如下：
redis 127.0.0.1:6379> EVAL script numkeys key [key ...] arg [arg ...]
示例
下面的例子說明了 Redis 腳本是如何工作的：
redis 127.0.0.1:6379> EVAL return {KEYS[1],KEYS[2],ARGV[1],ARGV[2]} 2 key1
key2 first second
1) key1
2) key2
3) first
4) second
3.Redis備份
Redis的SAVE命令用于創(chuàng)建當前 Redis 數(shù)據(jù)庫的備份。
語法
Redis 的 SAVE 命令的基本語法如下所示：
127.0.0.1:6379> SAVE
示例
以下示例顯示了如何在Redis的當前數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建備份。
127.0.0.1:6379> SAVE OK
在執(zhí)行此命令之后，將在 redis 目錄中創(chuàng)建一個 dump.rdb 文件。
恢復(fù) Redis 數(shù)據(jù)
要恢復(fù) redis 數(shù)據(jù)只需要要將 Redis 的備份文件（dump.rdb）放到 Redis 的目錄中，并啟動服務(wù)器。要了解知道 Redis 目錄在什么位置，可使用 CONFIG 命令，如下所示：
127.0.0.1:6379> CONFIG get dir
1) dir
2) /user/yiibai/redis-2.8.13/src
在上面的命令命令輸出為 /user/yiibai/redis-2.8.13/src 就是使用的 Redis 目錄，也就是 Redis 的服務(wù)器安裝的目錄。
4.Bgsave
創(chuàng)建 Redis 的備份也可以使用備用命令 BGSAVE 。此命令將啟動備份過程，并在后臺運行此。
示例
127.0.0.1:6379> BGSAVE Background saving started
Redis安全
Redis 數(shù)據(jù)庫可以配置安全保護的，所以任何客戶端在連接執(zhí)行命令時需要進行身份驗證。為了確保 Redis 的安全，需要在配置文件設(shè)置密碼。
示例
下面給出的例子顯示的步驟是用來確保 Redis 實例的安全。
127.0.0.1:6379> CONFIG get requirepass 1) requirepass 2)
默認情況下此屬性是空的，這意味著此實例沒有設(shè)置密碼?？梢酝ㄟ^執(zhí)行以下命令來修改設(shè)置此屬性
127.0.0.1:6379> CONFIG set requirepass yiibaipass
OK
127.0.0.1:6379> CONFIG get requirepass
1) requirepass
2) yiibaipass
如果客戶端運行命令無需驗證設(shè)置密碼，那么（錯誤）NOAUTH 需要驗證。錯誤將返回。因此，客戶端需要使用 AUTH 命令來驗證自己的身份信息。
語法
AUTH命令的基本語法如下所示：
127.0.0.1:6379> AUTH password
5.Redis性能測試
Redis的基準性能測試是通過同時運行 N 個命令以檢查 Redis 性能的工具。
語法
Redis的基準測試的基本語法如下所示：
redis-benchmark [option] [option value]
示例
下面給出的示例是通過調(diào)用 100000 個（次）命令來檢查 Redis。
redis-benchmark -n 100000
PING_INLINE: 141043.72 requests per second
PING_BULK: 142857.14 requests per second
SET: 141442.72 requests per second
GET: 145348.83 requests per second
INCR: 137362.64 requests per second
LPUSH: 145348.83 requests per second
LPOP: 146198.83 requests per second
SADD: 146198.83 requests per second
SPOP: 149253.73 requests per second
LPUSH (needed to benchmark LRANGE): 148588.42 requests per second
LRANGE_100 (first 100 elements): 58411.21 requests per second
LRANGE_300 (first 300 elements): 21195.42 requests per second
LRANGE_500 (first 450 elements): 14539.11 requests per second
LRANGE_600 (first 600 elements): 10504.20 requests per second
MSET (10 keys): 93283.58 requests per second
6.Redis客戶端連接
如果啟用了Redis 的接受配置監(jiān)聽，客戶端可在TCP端口上與Unix套接字連接。以下操作執(zhí)行后新的客戶端連接被服務(wù)器接受：
客戶端套接字在非阻塞狀態(tài)，因為 Redis 使用復(fù)用和非阻塞I/O；
TCP_NODELAY選項設(shè)定以確保不會在連接時延遲；
創(chuàng)建一個可讀的文件事件，以便 Redis 能夠盡快收集客戶端查詢作為新的數(shù)據(jù)可被套接字讀取；
客戶端最大連接數(shù)量
在Redis的配置文件（redis.conf）有一個屬性 maxclients ，它描述了可以連接到 Redis 的客戶的最大數(shù)量。命令的基本語法是：
config get maxclients
1) maxclients
2) 10000
默認情況下此屬性設(shè)置為 10000（取決于OS的文件標識符限制最大數(shù)量），但可以修改這個屬性。
示例
在下面給出的例子我們已經(jīng)設(shè)置客戶端最大連接數(shù)量為 100000，在之后啟動服務(wù)器：
redis-server --maxclients 100000
7.Redis管道
Redis是一個TCP服務(wù)器，支持請求/響應(yīng)協(xié)議。在 redis 中一個請求完成以下步驟：
客戶端發(fā)送一個查詢給服務(wù)器，并從套接字中讀取，通常服務(wù)器的響應(yīng)是在一個封閉的方式；
服務(wù)器處理命令并將響應(yīng)返回給客戶端；
管道的含義求給服務(wù)器，而不等待全部響應(yīng)，最后在單個步驟中讀取所有響應(yīng)。
管道的基本含義是：客戶端可以發(fā)送多個請
示例
要檢查 Redis 管道只需要啟動 Redis 實例，并在終端輸入以下命令。
$(echo -en PING
SET tutorial redis
GET tutorial
INCR visitor
INCR
visitor
INCR visitor
; sleep 10) | nc localhost 6379
PONG
OK
redis
:1
:2
:3
在上面的例子所示，了解使用 PING 命令連接 Redis，之后我們在 Redis 設(shè)定一個名為 tutorial 字符串值，之后拿到這個鍵對應(yīng)的值并增加訪問人數(shù)的三倍。在結(jié)果中，我們可以看到所有的命令都提交給 Redis 一次，Redis是給單步輸出所有命令。
通道的好處
這種技術(shù)的好處是顯著提高協(xié)議的性能。管道localhost 獲得至少達到百倍的網(wǎng)絡(luò)連接速度。
好了，本文就先說到這里，上面這些這只是Redis API的一些使用方式，可謂冰山一角，Redis就像一把瑞士軍刀一樣（或者是更萬能的中國軍鏟），它創(chuàng)造了一系列更接近于應(yīng)用場景的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和API，目的在于讓我們更直接的基于應(yīng)用場景進行存儲設(shè)計。更多的應(yīng)用場景和組合式的應(yīng)用還有待您自己的發(fā)掘。
三、總結(jié)
1.查詢的字段加組合索引，在用戶和數(shù)據(jù)庫中增加緩存
2.添加索引方案：面對1~2千的并發(fā)是沒有壓力的，在往上則限制的瓶頸就是數(shù)據(jù)庫最大連接數(shù)了，超過這個數(shù)tomcat直接報錯連接被拒絕或者連接已經(jīng)失效
3.緩存方案：事先把數(shù)據(jù)庫的千萬條數(shù)據(jù)同步到redis緩存中，瓶頸就是硬件設(shè)備性能，換上主機有幾百個核心CPU，就算是千萬級的并發(fā)下也可以完全無壓力，帶個用戶很好的體驗，容聯(lián)的短信端口并發(fā)也是使用的這種緩存方式。
4.索引 緩存方案：緩存事先沒有要查詢的數(shù)據(jù)，在一萬的并發(fā)下測試數(shù)據(jù)庫毫無壓力，程序先通過查緩存再查數(shù)據(jù)庫大大減輕了數(shù)據(jù)庫的壓力，即使緩存不命中在一萬的并發(fā)下也能正常訪問,在10萬并發(fā)下數(shù)據(jù)庫依然沒壓力，但是redis服務(wù)器設(shè)置最大連接數(shù)300去處理10萬的線程，4核CPU處理不過來，很多redis連接不了。我用show global status like 'Max_used_connections'查看數(shù)據(jù)庫發(fā)現(xiàn)最大響應(yīng)連接數(shù)是388，這么低所以數(shù)據(jù)庫是不會掛掉的。
5.使用場景：a.幾百或者2000以下并發(fā)直接加上組合索引就可以了。b.不想加索引又高并發(fā)的情況下可以先事先把數(shù)據(jù)放到緩存中，硬件設(shè)備支持下可解決百萬級并發(fā)。c.加索引且緩存事先沒有數(shù)據(jù)，在硬件設(shè)備支持下可解決百萬級并發(fā)問題。d.不加索引且緩存事先沒有數(shù)據(jù)，不可取，要80多秒才能得到結(jié)果，用戶體驗極差。
6.原理：其實使用了redis的話為什么數(shù)據(jù)庫不會崩潰是因為redis最大連接數(shù)為300，這樣數(shù)據(jù)庫最大同時連接數(shù)也是300多，所以不會掛掉，至于redis為什么設(shè)置為300是因為設(shè)置的太高就會報錯(連接被拒絕)或者等待超時(就算設(shè)置等待超時的時間很長也會報這個錯)。
