【Redis】认识Redis-特点特性应用场景对比MySQL重要文件及作用

认识redis

redis里面相关的小命令 fulshall：清空redis数据库，类似于mysql里面的drop database;

• 一. 内存中存储数据(内存级数据库)

• redis相比MySQL的优势：MySQL数据库最大的问题在于访问速度是比较慢的(很多互联网产品中，对于性能要求是很高的)。redis作为数据库使用，定性的角度来看是很快的，但是很难定量去衡量。

• redis相比MySql的劣势：存储空间是有限的(内存的空间毕竟是少的)。

  • 虽然有不少互联网产品，对于性能的要求是比较高的。更多的互联网产品对于性能的要求没那么高。
  • 所以要设计又大又快的数据库：典型的方案是，可以把redis和mysql结合起来使用(“二八原则”，20%的热点数据，能满足80%的访问需要)。虽然结合起来使用使得系统的复杂度程度大大提升了。而且，如果数据发生修改，还涉及到redis和mysql之间的数据同步的问题。

• 二. cache

  • 速度快。可能会有人问：定义变量，不就是在内存中存储数据吗？ => redis是在分布式系统中，才能发挥威力的~~如果只是单机程序，直接通过变量存储数据的方式，确实是比使用redis更优的选择。
  • 为什么在分布式系统中会更有优势的呢？
    不同的主机之间的通信，其实还是不同的进程之间的通信。又因为进程之间具有隔离性(利用网络)，redis就是基于网络的，可以把自己内存中的变量给别的进程，甚至别的主机的进程进行使用。

• 三. redis的初心

  • 最初就是用来作为一个“消息中间件”的(消息队列)。分布式系统下的生产者消费者模型。当前很少会直接使用redis作为消息中间件(业界有更多更专业的消息中间件使用)。

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Redis（Remote Dictionary Server）是一个基于客户端-服务器架构的存储数据的中间件。它是一种内存数据库，属于NoSQL（非关系型数据库）的一种，可用于作为数据库，缓存/会话存储，消息队列。它通常被用作中间缓存层，将频繁访问的数据存储在内存中，从而大幅提升读取性能。上文所说的主从分离/冷热分离架构中的缓存服务器就可以用Redis来实现，以提高热点数据的读取性能

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redis的主要特点

1.键值存储：Redis使用简单的键值对**（K-V）数据模型**。每个键都与一个唯一的值相关联，通过键可以快速访问和操作对应的值。

2.内存存储：Redis将数据保存在内存中，以实现高速的读写操作（还引入了IO多路复用，一个线程管理多个socket）。这使得Redis能够实现非常低延迟和高吞吐量的数据访问

3.可编程的：可直接通过简单的交互式命令进行操作，也可通过脚本的方式，批量执行操作

4.可扩展：Redis提供了一组API，在原有的功能上进行扩展（以支持更多的数据结构，命令），通过几个语言编写Redis扩展，本质上是一个动态链接库（windows：dll Linux：.so）

5.持久化与备份：提供持久化功能，将数据写入磁盘或其他持久存储介质。此外，一些RDS还支持数据备份和恢复功能，以防止数据丢失

• Redis提供了两种持久化⽅式：RDB和AOF，即可以⽤两种策略将内存的数据保存到硬盘中

6.支持集群：支持水平扩展（类似于分库分表），将数据分片到多个节点上，以提高存储和处理能力

7.高可用性：Redis支持主从复制（Master-Slave Replication）和哨兵（Sentinel）机制，以提供数据的高可用性和容错能力。通过配置主从复制和哨兵节点，Redis可以实现自动故障恢复和故障转移

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redis的特性（优点）

1.通过数据结构在内存当中存储数据

• MySQL主要是通过 表的方式来存储组织数据的，它是关系型数据库
• Redis主要是通过键值对的方式来存储组织数据的，它是非关系型数据库

2.可编程的

• 针对redis的操作，可以直接通过简单的交互式命令来操作，也可以通过一些脚本的方式执行一些操作

3.可拓展性

• Redis提供了一组api，可以在redis原有的功能基础上再进行拓展，比如：redis本身已经提供了很多数据结构和命令，但是通过拓展，可以让redis支持更多的数据结构和命令

4.持久化

• 因为redis为了快速访问是把数据存储到内存上的，然而内存的数据是比较容易丢失的，进程退出/系统重启，都可能会导致内存数据丢失，但是Redis还会把数据存储到硬盘上，硬盘相当于对内存当中的数据备份了一下，如果redis重启了，就会在重启的时候加载硬盘当中的备份数据，使redis的内存数据恢复到重启前的状态
• 但是主要的CRUD操作还是在内存当中进行的，为的是保证访问速度

5.集群

• redis作为一个分布式系统的中间件，一个redis能存储的数据使有限的，因为内存的空间是有限的，引入多个主机，部署多个redis节点，每个redis存储数据的一部分

6.高可用 => 冗余 / 备份

• redis自身也是支持 主从结构的，从节点相当于是主节点的备份

redis是单线程模型，为什么效率这么高，访问速度这么快

1.因为redis数据存储到内存当中，就比访问硬盘的数据库要快很多

2.redis的核心功能都是比较简单的逻辑，都是比较简单的操作内存的数据结构，并且redis是单线程模型，避免了不必要的线程竞争开销

3.从网络角度上，处理网络IO的时候，redis使用了IO多路复用的方式（epoll），使用一个线程管理很多个socket

4.使⽤了单线程，预防了多线程可能产⽣的竞争问题，减少了不必要的线程之间的竞争开销

• Redis在6.0版本引⼊了多线程机制，但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
• 多线程提高效率的前提是CPU密集型的任务，此时使用多个线程可以充分的利用CPU多核资源

5.redis是使用C语言实现的，距离”操作系统更近，执⾏速度相对会更快 【但是MySQL也是用C语言实现的，但是MySQL比redis慢，在同样都是C语言实现的前提下，很难说是因为redis基于C语言实现的所以redis执行速度更快】

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redis应用场景

1.实时的数据存储(Real-time data store)，可以将 Redis 当作数据库。适用于对性能要求高的业务场景

• 大多数情况，考虑到数据存储，有限考虑的是存储空间足够大，但是有一些场景考虑的是快，如果把redis作为数据库，那么此时redis存储的是全量数据，数据不能随便丢失

2.作为缓存/会话存储(Caching & session storage)，MySql存储数据空间大，但是读取速度慢，满足不了缓存的要求，所以可以将热点数据放到redis当中

• 此时redis存储的是部分数据，全量数据以MySQL为主，哪怕redis当中数据没了，仍然可以从MySQL再加载回来

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例子：会话存储

会话存储时，使用cookie用来存储用户信息的身份标识（sessionId） => 存储在浏览器这边的身份标识，但是还需要session配合 => 存储在应用服务器当中的

如果在应用服务器当中保存会话信息

此时导致的问题：当客户端通过负载均衡器访问到服务器，进行登录操作，登录成功之后，在服务器当中生成一个session会话信息，但是当客户端再次访问服务器的时候，通过负载均衡器可能会将该请求派发到其它服务器当中，而该服务器可能并没有该用户的会话信息

解决办法：

1.更改负载均衡算法，将同一个用户的请求始终打到同一个机器上

2.将会话数据单独放到一台机器上进行存储，好处是：如果应用程序重启了，会话并不会丢失

Redis真正存储了用户信息。无论负载均衡器将登录请求分担给哪个应用服务器，都能从Redis中获取到会话

3.消息队列（服务器）(Streaming & messaging)，可以实现网络版的生产者-消费者模型（优势：解耦合；削峰填谷）

注意：由于是使用内存来存储数据，不能使用Redis存储大规模数据，考虑使用其它数据库

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场景1：排行榜系统

排⾏榜系统⼏乎存在于所有的⽹站，例如按照热度排名的排⾏榜，按照发布时间的排⾏榜，按照各种复杂维度计算出的排⾏榜，Redis提供了列表和有序集合的结构，合理地使⽤这些数据结构可以很⽅便地构建各种排⾏榜系统

场景2：计数器应用

计数器在⽹站中的作⽤⾄关重要，例如视频⽹站有播放数、电商⽹站有浏览数，为了保证数据的实时性，每⼀次播放和浏览都要做加1的操作，如果并发量很⼤对于传统关系型数据的性能是⼀种挑战。Redis天然⽀持计数功能⽽且计数的性能也⾮常好，可以说是计数器系统的重要选择

场景3：社交网络

赞?踩、粉丝、共同好友/喜好、推送、下拉刷新等是社交⽹站的必备功能，由于社交⽹站访问量通常⽐较⼤，⽽且传统的关系型数据不太合适保存这种类型的数据，Redis提供的数据结构可以相对⽐较容易地实现这些功能

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redis不可以做什么

站在数据规模的⻆度看，数据可以分为⼤规模数据和⼩规模数据。Redis的数据是存放在内存中的，虽然现在内存已经⾜够便宜，但是如果数据量⾮常⼤，例如每天有⼏亿的⽤⼾⾏为数据，使⽤Redis来存储的话，基本上是个⽆底洞，经济成本相当⾼

• 因为redis是使用内存来存储数据的，所以redis不能存储大规模数据

站在数据冷热的⻆度，数据分为热数据和冷数据，热数据通常是指需要频繁操作/访问的数据，反之为冷数据。如果将这些冷数据放在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

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MySQL和Redis对比

Redis属于一种NoSQL数据库

1.数据模型

• MySQL是关系型数据库管理系统（RDBMS），使用表格来组织数据，并使用结构化查询语言（SQL）进行数据操作。数据以行和列的形式存储，且需预定义数据模式和数据类型。
• NoSQL是非关系型数据库，其数据模型可以是键值对（Key-Value）、文档（Document）、列族（Wide-Column）或图形（Graph）等。NoSQL数据库更加灵活，不需要预定义固定的数据模式

2.拓展性

• MySQL在水平扩展时存在一些限制，常规部署通常是单机或主从复制架构。虽然可以通过分区和分片等技术来提高性能和可伸缩性，但相对较复杂。
• NoSQL数据库通常天生具备可伸缩性，易于构建分布式集群，可以通过添加更多节点来水平扩展，以应对大规模数据和高并发访问的需求。

3.强一致性和灵活性

• MySQL支持强一致性，即保证所有读取操作都能看到最新的写入操作。通过事务和锁机制，确保数据一致性和完整性。
• NoSQL数据库中的一些类型，如键值对存储，可能会放宽一致性要求以换取更高的性能和可用性。这种弱一致性模型在某些场景下更加适用。

4.查询复杂性

• MySQL作为关系型数据库，支持SQL语言进行复杂查询，可以执行连接操作、聚合函数和多表关联等。
• NoSQL数据库的查询方式相对简单，通常使用键值对或类似于JSON的查询语法。它们更适合于数据访问模式简单、数据结构扁平化的场景。

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如果需要强大的事务支持、复杂查询和一致性保证，以及已经有现有的SQL架构和工具链，那么MySQL是一个不错的选择。对于大规模数据、高并发和灵活的数据模型，以及更容易进行水平扩展的需求，可以考虑使用NoSQL数据库。也可以在特定场景中将两者结合使用，如使用MySQL作为主数据库，然后使用NoSQL数据库作为辅助或缓存数据库来提升性能。

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启动Redis

centos启动redis命令：sudo redis-server /etc/redis/redis.conf

• ping：与redis服务做心跳测试，服务端正常的话会返回pong

如果想要关闭redis：使用netstat或者ps查询得到redis的服务器的进程id，再进行kill即可

注意：修改了配置文件，需要重启redis才能生效

Ubuntu：

• 重新启动redis服务器： service redis-server restart
• 查看redis服务器的状态：service redis-server status

Centos：

通过netstat 或者ps查询redis服务器的进程id，然后再使用kill杀掉该进程

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Redis客户端

Redis也是一个基于客户端-服务器（Client-Server）架构的内存数据库，自带的命令行客户端，可通过命令直接启动

redis-cli -h <host> -p <port>

<host> 是Redis服务器的主机名或IP地址，<port> 是Redis服务器监听的端口号。由于当前我们连接的服务器位于127.0.0.1，端口默认使用的是6379，所以可以直接使用redis-cli来启动Redis客户端

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注意：redis的“快”是相对于mysql这类关系型数据库的，如果是直接和内存中的操作变量相比就没有优势甚至更慢了

比如针对单机系统，应用程序要存储K-V结构的数据，那么使用redis还是map更好呢？引入redis，一定是比直接使用map更慢的，因为map是直接操作内存，redis是先通过网络再操作内存的

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Redis重要文件及作用

/usr/bin/redis-benchmark
/usr/bin/redis-check-aof -> /usr/bin/redis-server
/usr/bin/redis-check-rdb -> /usr/bin/redis-server
/usr/bin/redis-cli		
/usr/bin/redis-sentinel -> /usr/bin/redis-server
/usr/bin/redis-server
/usr/libexec/redis-shutdown

redis-server是Redis服务器程序 ， redis-check-aof是修复AOF⽂件⽤的⼯具 ，redis-check-rdb是修复RDB⽂件的⼯具，redis-sentinel是Redis哨兵程序，redis-benchmark⽤于对Redis做性能基准测试的⼯具，redis-shutdown是⽤于停⽌Redis的专⽤脚本

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配置文件

/etc/redis-sentinel.conf   是Redis Sentinel的配置⽂件
/etc/redis.conf   是Redis服务器的配置⽂件

持久化⽂件存储⽬录

/var/lib/redis/ Redis持久化⽣产的RDB和AOF⽂件都默认⽣成于该⽬录下