【Redis】背景知识

一、Redis的特性

       Redis是一种基于键值对（key-value）的NoSQL数据库，与很多键值对数据库不同的是，Redis中的值可以是由string（字符串），hash（哈希），list（列表），set（集合），zset（有序集合），Bitmaps（位图）等多种数据结构和算法组成，因此Redis可以满足很多的应用场景，而且因为Redis会将所有数据都存放在内存中，所以他的读写性能非常惊人。不仅如此，Redis还可以将内存的数据利用快照和日志的形式保存到硬盘中，这样在发生类似断电或者机器故障的时候，内存中的数据不会“丢失”。除了上述功能以外，Redis还提供了键过期、发布订阅、事务、流水线、Lua脚本等附加功能。总之，如果在合适的场景使用好Redis，就会像一把利剑。

       Redis是一个在内存中存储数据的中间件，用于作为数据库，用于作为数据缓存，在分布式系统中能够大展拳脚。 

1.1 速度快

正常情况下，Redis执行命令的速度非常快，为什么速度快呢？？

• Redis的所有数据都是存放在内存中的
• Redis是用C语言实现的，一般来说，C语言实现的程序距离操作系统更近，执行速度相对会更快。（个人不认为，因为MySQL也是用C语言开发的）
• Redis使用单线程，预防了多线程可能产生的竞争问题。（Redis在6.0版本中引入了多线程机制，但是主要也是在处理网络和IO，不涉及到数据命令，即命令的执行仍然采用了单线程模式）
• Redis的核心功能都是比较简单的逻辑，核心功能都是比较简单的操作内存的数据结构
• 从网络角度上，Redis使用了IO多路复用的方式（epoll）

多线程并不是在所有情况下都是快的！！！！！

       多线程提高效率的前提是：CPU密集型的任务，使用多个线程可以充分的利用CPU多核资源，但是Redis的核心任务主要是操作内存的数据结构——不会吃很多CPU

1.2 基于键值对的数据结构服务器

       几乎所有的编程语言都提供了类似字典的功能，例如C++中的map，Java中的map，Python的dict等，类似于这种组织数据的方式叫做基于键值对的方式，与很多的键值对数据库不同的是，Redis中的值不仅可以是字符串，而且还可以是具体的数据结构，这样不仅能便于在许多应用场景的开发，同时也能提供开发效率。

1.3 丰富的功能

除了5种数据结构，Redis还提供了许多额外的功能：

• 提供了键过期功能，可以用来使用缓存
• 提供了发布订阅功能，可以用来实现消息系统
• 支持Lua脚本功能，可以利用Lua创造出新的Redis命令
• 提供了简单的事务功能，能在一定程序上保证事务特性
• 提供了流水线功能，这样客户端能将一批命令一次性传到Redis，减少了网络的开销

1.4 客户端语言多

       Redis提供了简单的TCP通信协议，很多编程语言可以很方便地接入到Redis，并且由于Redis受到了社区和各大公司的广泛认可，所以支持Redis的客户端语言也非常多，几乎涵盖了主流的编程语言，例如C/C++，Java等。

1.5 持久化

       通常来说，将数据放在内存中是不安全的，一旦发生断电或者机器故障，重要的数据可能就会丢失，因此Redis提供了两种持久化方式：RDB和AOF，即可以使用两种策略将内存的数据保存到硬盘中，这样就保证了数据的可持久性。

1.6 主从复制

       Redis提供了复制功能，实现了多个相同数据的Redis副本，复制功能是分布式Redis的基础。

1.7 高可用和分布式

       Redis提供了高可用实现的Redis哨兵，能够保证Redis节点的故障发现和故障自动转移，也实现了Redis集群，是真正的分布式实现，提供了高可用，读写和容量的扩展性。

二、Redis的使用场景

2.1 Redis可以做什么

缓存

       缓存机制几乎在所有大型网站中都有使用，合理地使用缓存不仅可以加速数据的访问速度，而且能够有效地降低后端数据源的压力。Redis提供了键值过期时间设置，并且也提供了灵活控制最大内存和内存溢出后的淘汰策略。

session storage 

       cookie（只是在浏览器这边存储了一个用户的身份标识sessionid）=>实现用户身份信息的保存，需要session配合（session是存放在服务器上的）

如何解决上述问题？

1. 想办法让负载均衡器把同一个用户的请求始终打到同一台机器上（不能轮询，而是需要通过userid之类的方式来分配机器）
2. 把会话数据单独拎出来，放到一组独立的机器上存储（Redis） 

数据库存储

       将Redis当做了数据库，大多数情况下，考虑到数据存储优先考虑的是“大”，但是仍然有一些场景考虑的是“快”。例如：搜索引擎对性能的要求非常高，其中没有使用到MySQL这样的数据库，把所有需要检索的数据存放在内存中，使用类似于Redis这样的内存数据库来完成的。

消息队列系统

       消息队列系统可以说是一个大型网站的必备基础组件，因为其具有业务解耦、非实时业务削峰等特性。Redis提供了发布订阅功能和阻塞队列的功能，虽然和专业的消息队列比还不够足够强大，但是对于一般的消息队列功能基本可以满足。

2.2 Redis不可以做什么

       站在数据规模的角度看，数据可以分为大规模数据和小规模数据，我们知道Redis的数据是存放在内存中的，虽然现在内存已经足够便宜了，但是如果数据量非常大，使用Redis来进行存储的话，基本是一个无底洞，经济成本相当高。

       站在数据冷热的角度，数据分为热数据和冷数据，热数据通常是指需要频繁操作的数据，反之为冷数据。如果将冷数据放在Redis上，基本上是对于内存的一种浪费，但是对于一些热数据可以放在Redis中加速读写，也可以减轻后端存储的负载，可以说是事半功倍。

三、Redis的安装（Ubuntu）

       安装Redis5 系列，在Linux中进行安装，Redis官方是不支持Windows版本的，微软维护了一个Windows版本的Redis分支。

在Ubuntu中的安装步骤如下：

1. 先切换到root用户，su命令切换到root
2. 使用apt命令来搜索redis相关的软件包，apt search redis
3. 使用apt命令安装redis，apt install redis
4. 需要手动修改配置文件（redis.conf），将ip进行更改
5. 重新启动服务器，service redis-server restart
6. 使用redis自带的客户端来连接服务器，redis-cli
7. 使用ctrl + d 退出客户端

什么是配置文件？

       很多软件都是有配置文件的，一个大的软件里面包含了很多的功能，有很多可以定制化的操作，就可以通过配置文件选择开启/关闭/设定某些功能~

四、Redis客户端介绍

Redis是一个客户端-服务器结构的程序！！！（MySQL也是）

Redis的客户端也有很多种形态：

1. 自带了命令行客户端：redis-cli
2. 图形化界面的客户端：桌面程序，web程序（像这样的图形化程序，依赖windows系统，而未来会有诸多限制，你的windows上的图形化界面客户端能不能连上你们的服务器里的redis，是一个未知数）
3. 基于Redis的api自行开发客户端：非常类似于mysql的C语言和JDBC

我们在来回顾一下Redis的快：

       我们谈到的redis的快是相对于MySQL这样的关系型数据库的，但是如果是直接和内存中的操作变量相比，就没有优势了，甚至更慢了！！！

• 使用hash map是直接操作内存，使用redis是先通过网络，在操作内存

我们需要对症下药（具体问题具体分析）：

• 上述场景中，是否需要使用redis，需要结合实际的需求来确定！！！
• 引入Redis的缺点：会更慢，但是有了Redis之后，我们可以将其扩展为分布式，也可以将数据单独存储，后续服务器重启，不会影响到数据内容。