NoSQL之Redis配置与优化

一、关系数据库与非关系型数据库1、关系型数据库:2、非关系型数据库3、关系型数据库和非关系型数据库的区别4、总结

二、非关系型数据库产生背景三、Redis1、简介2、Redis 优点3、使用场景4、Redis为什么这么快

四、Redis安装部署五、Redis命令工具1、redis-cli 命令行工具2、redis-benchmark 测试工具3、 Redis 数据库常用命令4、Redis 多数据库常用命令

一、关系数据库与非关系型数据库

1、关系型数据库:

关系型数据库是一个结构化的数据库,创建在关系模型(二维表格模型)基础上,一般面向于记录。 SQL 语句(标准数据查询语言)就是一种基于关系型数据库的语言,用于执行对关系型数据库中数据的检索和操作。 主流的关系型数据库包括 Oracle、MySQL、SQL Server、Microsoft Access、DB2、PostgreSQL 等。 以上数据库在使用的时候必须先建库建表设计表结构,然后存储数据的时候按表结构去存,如果数据与表结构不匹配就会存储失败。

2、非关系型数据库

NoSQL(NoSQL = Not Only SQL ),意思是“不仅仅是 SQL”,是非关系型数据库的总称。 除了主流的关系型数据库外的数据库,都认为是非关系型。 不需要预先建库建表定义数据存储表结构,每条记录可以有不同的数据类型和字段个数(比如微信群聊里的文字、图片、视频、音乐等)。 主流的 NoSQL 数据库有 Redis、MongBD、Hbase、Memcached、ElasticSearch、TSDB 等。

3、关系型数据库和非关系型数据库的区别

数据存储方式不同

关系型和非关系型数据库的主要差异是数据存储的方式。

关系型数据天然就是表格式的,因此存储在数据表的行和列中。

数据表可以彼此关联协作存储,也很容易提取数据。

与其相反,非关系型数据不适合存储在数据表的行和列中,而是大块组合在一起。

非关系型数据通常存储在数据集中,就像文档、键值对或者图结构。

你的数据及其特性是选择数据存储和提取方式的首要影响因素。

扩展方式不同

SQL和NoSQL数据库最大的差别可能是在扩展方式上,要支持日益增长的需求当然要扩展。

要支持更多并发量,SQL数据库是纵向扩展,也就是说提高处理能力,使用速度更快速的计算机,这样处理相同的数据集就更快了。

因为数据存储在关系表中,操作的性能瓶颈可能涉及很多个表,这都需要通过提高计算机性能来克服。

虽然SQL数据库有很大扩展空间,但最终肯定会达到纵向扩展的上限。

而NoSQL数据库是横向扩展的。因为非关系型数据存储天然就是分布式的,NoSQL数据库的扩展可以通过给资源池添加更多普通的数据库服务器(节点)来分担负载。

对事务性的支持不同

如果数据操作需要高事务性或者复杂数据查询需要控制执行计划,那么传统的SQL数据库从性能和稳定性方面考虑是你的最佳选择。

SQL数据库支持对事务原子性细粒度控制,并且易于回滚事务。

虽然NoSQL数据库也可以使用事务操作,但稳定性方面没法和关系型数据库比较,所以它们真正闪亮的价值是在操作的扩展性和大数据量处理方面。

4、总结

关系型数据库:

实例-->数据库-->表(table)-->记录行(row)、数据字段(column)

非关系型数据库:

实例-->数据库-->集合(collection)-->键值对(key-value)

非关系型数据库不需要手动建数据库和集合(表)。

二、非关系型数据库产生背景

为了应对Web2.0纯动态网站类型的三高问题(高并发、高性能、高可用)。

High performance——对数据库高并发读写需求Huge Storage——对海量数据高效存储与访问需求High Scalability && High Availability——对数据库高可扩展性与高可用性需求

关系型数据库和非关系型数据库都有各自的特点与应用场景,两者的紧密结合将会给Web2.0的数据库发展带来新的思路。让关系型数据库关注在关系上和对数据的一致性保障,非关系型数据库关注在存储和高效率上。例如,在读写分离的MySQL数据库环境中,可以把经常访问的数据存储在非关系型数据库中,提升访问速度。

三、Redis

1、简介

Redis(远程字典服务器) 是一个开源的、使用 C 语言编写的 NoSQL 数据库。 Redis 基于内存运行并支持持久化,采用key-value(键值对)的存储形式,是目前分布式架构中不可或缺的一环。

Redis服务器程序是单进程模型,也就是在一台服务器上可以同时启动多个Redis进程,Redis的实际处理速度则是完全依靠于主进程的执行效率。若在服务器上只运行一个Redis进程,当多个客户端同时访问时,服务器的处理能力是会有一定程度的下降;若在同一台服务器上开启多个Redis进程,Redis在提高并发处理能力的同时会给服务器的CPU造成很大压力。即:在实际生产环境中,需要根据实际的需求来决定开启多少个Redis进程。若对高并发要求更高一些,可能会考虑在同一台服务器上开启多个进程。若CPU资源比较紧张,采用单进程即可。

2、Redis 优点

Redis 具有以下几个优点:

具有极高的数据读写速度:数据读取的速度最高可达到 110000 次/s,数据写入速度最高可达到 81000 次/s。支持丰富的数据类型:支持 key-value、Strings、Lists、Hashes、Sets 及 Sorted Sets 等数据类型操作。支持数据的持久化:可以将内存中的数据保存在磁盘中,重启的时候可以再次加载进行使用。原子性:Redis 所有操作都是原子性的。支持数据备份:即 master-salve 模式的数据备份。

3、使用场景

Redis作为基于内存运行的数据库,是一个高性能的缓存,一般应用在Session缓存、队列、排行榜、计数器、最近最热文章、最近最热评论、发布订阅等。 Redis 适用于数据实时性要求高、数据存储有过期和淘汰特征的、不需要持久化或者只需要保证弱一致性、逻辑简单的场景。

我们通常会将部分数据放入缓存中,来提高访问速度,然后数据库承担存储的工作。

哪些数据适合放入缓存中?

即时性。例如查询最新的物流状态信息。数据一致性要求不高。例如门店信息,修改后,数据库中已经改了,五分钟后缓存中才是最新的,但不影响功能使用。访问量大且更新频率不高,例如网站首页的广告信息,访问量大,但是不会经常变化。

4、Redis为什么这么快

Redis是一款纯内存结构,避免了磁盘I/O等耗时操作。Redis命令处理的核心模块为单线程,不存在多线程切换而消耗CPU,不用考虑各种锁的问题,不存在加锁、释放锁的操作,没有因为可能出现死锁而导致性能消耗。采用了 I/O 多路复用机制,大大提升了并发效率。

注:在 Redis 6.0 中新增加的多线程也只是针对处理网络请求过程采用了多线性,而数据的读写命令,仍然是单线程处理的。

四、Redis安装部署

//环境准备

systemctl stop firewalld

systemctl disable firewalld

setenforce 0

sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config

#修改内核参数

vim /etc/sysctl.conf

vm.overcommit_memory = 1

net.core.somaxconn = 2048

sysctl -p

//安装redis

yum install -y gcc gcc-c++ make

tar zxvf /opt/redis-7.0.9.tar.gz -C /opt/

cd /opt/redis-7.0.9

make

make PREFIX=/usr/local/redis install

#由于Redis源码包中直接提供了 Makefile 文件,所以在解压完软件包后,不用先执行 ./configure 进行配置,可直接执行 make 与 make install 命令进行安装。

#创建redis工作目录

mkdir /usr/local/redis/{conf,log,data}

cp /opt/redis-7.0.9/redis.conf /usr/local/redis/conf/

useradd -M -s /sbin/nologin redis

chown -R redis.redis /usr/local/redis/

#环境变量

vim /etc/profile

PATH=$PATH:/usr/local/redis/bin #增加一行

source /etc/profile

//修改配置文件

vim /usr/local/redis/conf/redis.conf

bind 127.0.0.1 192.168.80.10 #87行,添加 监听的主机地址

protected-mode no #111行,将本机访问保护模式设置no。如果开启了,那么在没有设定bind ip且没有设密码的情况下,Redis只允许接受本机的响应

port 6379 #138行,Redis默认的监听6379端口

daemonize yes #309行,设置为守护进程,后台启动

pidfile /usr/local/redis/log/redis_6379.pid #341行,指定 PID 文件

logfile "/usr/local/redis/log/redis_6379.log" #354行,指定日志文件

dir /usr/local/redis/data #504行,指定持久化文件所在目录

requirepass abc123 #1037行,增加一行,设置redis密码

//定义systemd服务管理脚本

vim /usr/lib/systemd/system/redis-server.service

[Unit]

Description=Redis Server

After=network.target

[Service]

User=redis

Group=redis

Type=forking

TimeoutSec=0

PIDFile=/usr/local/redis/log/redis_6379.pid

ExecStart=/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis/conf/redis.conf

ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID

ExecStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID

PrivateTmp=true

[Install]

WantedBy=multi-user.target

#启动服务

systemctl start redis-server

systemctl enable redis-server

netstat -lntp | grep 6379

五、Redis命令工具

redis-server:Redis 服务器启动命令

redis-benchmark:性能测试工具,用于检测 Redis 在本机的运行效率

redis-check-aof:修复有问题的 AOF 持久化文件

redis-check-rdb:修复有问题的 RDB 持久化文件

redis-cli:Redis 客户端命令行工具

redis-sentinel:Redis 哨兵集群使用

1、redis-cli 命令行工具

语法:redis-cli -h host -p port [-a password]

redis-cli -h 192.168.80.10 -p 6379 -a 'abc123'

若不添加任何选项表示,则使用 127.0.0.1:6379 连接本机上的 Redis 数据库

选项作用-h指定远程主机-p指定 Redis 服务的端口号-a指定密码,未设置数据库密码可以省略-a 选项

2、redis-benchmark 测试工具

redis-benchmark 是官方自带的 Redis 性能测试工具,可以有效的测试 Redis 服务的性能。

基本的测试语法:redis-benchmark [选项] [选项值]。

选项作用-h指定服务器主机名。-p指定服务器端口。-s指定服务器 socket-c指定并发连接数。 -n指定请求数。-d以字节的形式指定 SET/GET 值的数据大小。-k1=keep alive 0=reconnect 。-rSET/GET/INCR 使用随机 key, SADD 使用随机值。-P通过管道传输请求。-q强制退出 redis。仅显示 query/sec 值。–csv以 CSV 格式输出。-l生成循环,永久执行测试。-t仅运行以逗号分隔的测试命令列表。-IIdle 模式。仅打开 N 个 idle 连接并等待。

#向 IP 地址为 192.168.80.10、端口为 6379 的 Redis 服务器发送 100 个并发连接与 100000 个请求测试性能

redis-benchmark -h 192.168.80.10 -p 6379 -c 100 -n 100000

#测试存取大小为 100 字节的数据包的性能

redis-benchmark -h 192.168.80.10 -p 6379 -q -d 100

#测试本机上 Redis 服务在进行 set 与 lpush 操作时的性能

redis-benchmark -t set,lpush -n 100000 -q

3、 Redis 数据库常用命令

set:存放数据,命令格式为 set key value

get:获取数据,命令格式为 get key

127.0.0.1:6379> set teacher zhangsan

OK

127.0.0.1:6379> get teacher

"zhangsan"

# keys 命令可以取符合规则的键值列表,通常情况可以结合*、?等选项来使用。

127.0.0.1:6379> set k1 1

127.0.0.1:6379> set k2 2

127.0.0.1:6379> set k3 3

127.0.0.1:6379> set v1 4

127.0.0.1:6379> set v5 5

127.0.0.1:6379> set v22 5

127.0.0.1:6379> KEYS * #查看当前数据库中所有键

127.0.0.1:6379> KEYS v* #查看当前数据库中以 v 开头的数据

127.0.0.1:6379> KEYS v? #查看当前数据库中以 v 开头后面包含任意一位的数据

127.0.0.1:6379> KEYS v?? #查看当前数据库中以 v 开头 v 开头后面包含任意两位的数据

# exists 命令可以判断键值是否存在。

127.0.0.1:6379> exists teacher #判断 teacher 键是否存在

(integer) 1 # 1 表示 teacher 键是存在

127.0.0.1:6379> exists tea

(integer) 0 # 0 表示 tea 键不存在

# del 命令可以删除当前数据库的指定 key。

127.0.0.1:6379> keys *

127.0.0.1:6379> del v5

127.0.0.1:6379> get v5

# type 命令可以获取 key 对应的 value 值类型。

127.0.0.1:6379> type k1

string

#expire 命令可以为给定的 key 设置过期时间

127.0.0.1:6379> expire k1 10 #设置 k1 键的过期时间为 10 秒

#ttl 命令可以查看 key 还有多少秒过期,-1表示永不过期,-2表示已过期

127.0.0.1:6379> ttl k1

# rename 命令是对已有 key 进行重命名。(覆盖)

命令格式:rename 源key 目标key

使用rename命令进行重命名时,无论目标key是否存在都进行重命名,且源key的值会覆盖目标key的值。在实际使用过程中,建议先用 exists 命令查看目标 key 是否存在,然后再决定是否执行 rename 命令,以避免覆盖重要数据。

127.0.0.1:6379> keys v*

1) "v1"

2) "v22"

127.0.0.1:6379> rename v22 v2

OK

127.0.0.1:6379> keys v*

1) "v1"

2) "v2"

127.0.0.1:6379> get v1

"4"

127.0.0.1:6379> get v2

"5"

127.0.0.1:6379> rename v1 v2

OK

127.0.0.1:6379> get v1

(nil)

127.0.0.1:6379> get v2

"4"

# renamenx 命令的作用是对已有 key 进行重命名,并检测新名是否存在,如果目标 key 存在则不进行重命名。(不覆盖)

命令格式:renamenx 源key 目标key

127.0.0.1:6379> keys *

127.0.0.1:6379> get teacher

"zhangsan"

127.0.0.1:6379> get v2

"4"

127.0.0.1:6379> renamenx v2 teacher

(integer) 0

127.0.0.1:6379> keys *

127.0.0.1:6379> get teacher

"zhangsan"

127.0.0.1:6379> get v2

"4"

# dbsize 命令的作用是查看当前数据库中 key 的数目。

127.0.0.1:6379> dbsize

#使用config set requirepass yourpassword命令设置密码

127.0.0.1:6379> config set requirepass 123456

#使用config get requirepass命令查看密码(一旦设置密码,必须先验证通过密码,否则所有操作不可用)

127.0.0.1:6379> auth 123456

127.0.0.1:6379> config get requirepass

4、Redis 多数据库常用命令

Redis 支持多数据库,Redis 默认情况下包含 16 个数据库,数据库名称是用数字 0-15 来依次命名的。

多数据库相互独立,互不干扰。

#多数据库间切换

命令格式:select 序号

使用 redis-cli 连接 Redis 数据库后,默认使用的是序号为 0 的数据库。

127.0.0.1:6379> select 10 #切换至序号为 10 的数据库

127.0.0.1:6379[10]> select 15 #切换至序号为 15 的数据库

127.0.0.1:6379[15]> select 0 #切换至序号为 0 的数据库

#多数据库间移动数据

格式:move 键值 序号

127.0.0.1:6379> set k1 100

OK

127.0.0.1:6379> get k1

"100"

127.0.0.1:6379> select 1

OK

127.0.0.1:6379[1]> get k1

(nil)

127.0.0.1:6379[1]> select 0 #切换至目标数据库 0

OK

127.0.0.1:6379> get k1 #查看目标数据是否存在

"100"

127.0.0.1:6379> move k1 1 #将数据库 0 中 k1 移动到数据库 1 中

(integer) 1

127.0.0.1:6379> select 1 #切换至目标数据库 1

OK

127.0.0.1:6379[1]> get k1 #查看被移动数据

"100"

127.0.0.1:6379[1]> select 0

OK

127.0.0.1:6379> get k1 #在数据库 0 中无法查看到 k1 的值

(nil)

#清除数据库内数据

FLUSHDB :清空当前数据库数据

FLUSHALL :清空所有数据库的数据,慎用!

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