说在前面的话

Redis是基于key-value格式存储的高性能NoSQL数据库。本文主要从从架构，数据模型的角度介绍Redis～

Redis发展史

曾经在没有数据库的时代只能用记事本，.csv等文件作为存储数据的介质，如果需要查找某个小文件中的某个字符串要用grep进行全量IO匹配，后来伴随着科技的进步产生的数据量也越来越大，如果还用全量IO匹配显得有些吃力，因此出现了新的技术DataBase，后来就有了将CRUD效率大大提升的关系型数据库

关系型数据库是如何提升CRUD效率的呢？首先将数据打散成4k大小并有独立id的datapage，接下来针对某字段创建4k大小的index表，这样就可以根据index表中的字段对应的datapage的id，快速定位到指定的datapage进行查找，最后内存中的B+树负责定位到index表来进行快速查询，这样关系型数据库就做到了提升CRUD效率的目的啦～其中在行数据库创建表的时候需要指明数据类型以及字段个数，这样就可以计算每行的字节数，进而可以根据datapage的大小计算datapage中包含多少行数据，还有index表虽然创建的越多对查询越有好处，但针对更新操作的复杂度就会变高，所以需要针对常用的字段来建立index表。

随着用户高并发连接磁盘数据库的请求仍然会使IO达到瓶颈，所以有了将数据直接放到内存中的想法并出现了内存数据库memcached以及HANA，但HANA的问题是太贵了买不起，后来非关系型数据库Redis诞生了。Redis把数据分成热数据和冷数据，将热数据放到内存并将冷数据放到磁盘。比如每个人都有很多QQ账号但并不是都经常用，Redis将活跃的账号放到内存数据库并且将不活跃的账号放到磁盘数据库，当用户第一次登录QQ服务器时如果在内存中没有账号数据，这时Redis会到磁盘里把账号数据取出放到内存中，等第二次登陆服务器时就直接使用内存里的账号数据。由于存在冷数据会被再次使用并放到内存的情况，因此也会存在内存撑爆的问题，Redis通过设置过期的方式解决了该问题，这样Redis就实现了不占用很高的内存也能做到加速查询的效果

Redis搭建

单节点安装

Step1. 安装gcc以及tcl

yum -y install gcc tcl

# 安装过后可以查询安装路径
whereis tcl 
whereis gcc

Step2. 下载redis-2.18.8.tar.gz并解压到/usr/

tar -zxvf redis-2.18.8.tar.gz -C /usr/

Step3. 在/usr/redis-2.8.18目录下编译，创建指定目录并进行拷贝

make && make PREFIX=/usr/redis install

执行过后可以在/usr/redis/下面查到生成了bin文件

Step4. 在/etc/profile配置环境变量

export REDIS_HOME=/usr/redis
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$REDIS_HOME:bin:$PATH

配置保存后执行

source /etc/profile

Step5. 进入/usr/redis-2.18.8启动redis-server

./redis-server

每次都到指定目录手动启动服务很麻烦，所以可以直接在/usr/redis-2.18.8/utils/安装服务

./install_server.sh

在安装过程中会出现当前实例的配置信息，日志信息以及数据信息所在的存储路径，其中Redis在一台节点上可以存在多个实例，每个实例就是一个服务，每个服务都有一个独立的端口号

Step6. 运行Redis

# 进入Redis客户端
redis-cli

# 查询redis-cli的帮助命令
redis-cli -h

# 查询redis-server的帮助命令
redis-server -h

Step7. 退出Redis

# 法1
quit

# 法2
exit

# 法3
control+c

Redis数据类型

Memcached只支持字符串类型，如果将数组存到Memcached是不可行的，需要转成数组形式的字符串才能存入，而且读的时候也需要将整个字符串取出并通过split转成数组，但是Redis支持丰富的数据类型，比如string，hashes，lists，sets，zset，bitmaps，hyperloglogs和地理空间等，即Redis是强语言类型，其中丰富的数据类型指的是value，而key只能是string。Redis的key是二进制安全的，即底层是用二进制字节数组存储的，这意味着任何格式的二进制序列数据都可以作为key值，比如从简单的字符串到.jpeg格式的图片内容都可以作为key，其中空字符串也是有效的key值。key本身会带有一些属性，比如strlen, object encoding等。Redis中只存在(key,value)这种数据形式，无论存储值，修改值以及删除值，都离不开key，key的取值一般不要太长也不要太短，太长会占用内存，太短可读性会差。

帮助命令

# 帮助命令
help

# 将指定数据类型下的全部命令列出来
help @string

# 每个类型之间的命令是独立的 
help @set

# 不加@表示直接查某个类型下的命令，命令可以用tab补全
help set

string类型

基本操作

# set操作
set k1 abc
set k2 5

# get操作
get k1
get k2

# 将所有键列出来
keys *

# 针对不存在的键进行创建，可以发现下述语句会报错
SETNX k1 ddd

# 上述语句等价于
set k1 ddd nx

# nx表示not exist，即不存在的时候才能创建，只能进行创建
# xx表示exist，即只有存在的时候才可以创建, 也就是只能进行修改
set k1 aaa xx  
set k2 dsfdsf xx
# 如果不存在k3这个key，下述语句会报错
set k3 dsfdsf xx

set k3 99 
# 查询数据类型，发现都是string
type k1 
type k2
type k3

# 针对存储的值插入了是否可以参与数值运算的类型标识
# 如果不加类型标识，大数据场景下会进行数据类型转换来参与运算, 但是转换错误会耽误时间，所以这里直接加类型标识来节省计算时间
Object encoding k2
Object encoding k3

# 设置多个键的字符串的值
MSET k4 5 k5 abc k6 huangning

# 失败，其中命令存在事物的原子性，即有一个失败就全失败
MSETNX k4 5 k5 abc k6 huangning

# 判断是否存在某个key
EXISTS k4

# 重命名某个key
rename k1 kk1

# 获取多个键的值
MGET k1 k2 k3

# 返回旧值设置新值
GETSET k1 b

# 获取键对应的值长度
STRLEN k1

# 给指定key的value后面追加字符串
APPEND k1 bd

# 获取子字符串，其中端点对应的区间为左闭右闭
# 书写顺序是左区间值，右区间值
getrange k1 3 -1

# 如果只想取一个值, 那两个端点的值取同一个
# -1表示最后一位的起始下标
getrange k1 -2 -2

set k1 99
# 将底层是数值类型的value增加1
INCR k1

# 将底层是数值类型的value减少1
DECR k1

# 将底层是数值类型的value增加指定的整数
INCRBY k1 5

# 将底层是数值类型的value增加指定的float值
INCRBYFLOAT k1 5.5

匹配keys

# 分别匹配1个，2个以及3个字符的key
keys ?
keys ??
keys ???

Flush

# 将所有数据库的keys都刷掉
FLUSHALL

# 只将当前数据库的所有keys刷掉
FLUSHDB

多数据库切换

每个redis实例可以拥有多个数据库，一个端口可以有16个数据库

# 默认进入的是0号数据库
# 创建一个key后退出
redis-cli

# 再进入1号数据库，发现之前的0号数据库的key都不存在
redis-cli -n 1

# 再次回到0号数据库，发现之前的key都存在
redis-cli -n 0

中文编码

# 终端默认是utf-8编码集，其中编码集是字符到计算机语言的映射，最开始是美国人发明的包含128个字符的ASCII码，后来出现了国标码GBK以及万国码utf-8
set k4 中
# 长度为3，编码格式为GBK的长度为2
strlen k4
# redis不会记录编码集，所以下述操作会出现乱码
get k4

# 进入客户端时输入下述命令就可以解决上述问题
redis-cli --raw

# 再次执行get就会按照当前终端的编码集获取对应的值
get k4

我们可以通过终端的设置直接切换编码集

# 切换成GBK编码之后设置一个新的值
set k5 中
get k5 

# 在GBK编码集环境下获取utf-8编码集环境下创建的key也会乱码
get k4

BitMap

# key后面第1个参数是offset，第2个参数value
setbit k1 1 1

# 返回k1的值是ASCII码第64位对应的@
get k1

# 如果继续设置
setbit k1 7 1
# 可以得到ASCII码第65位对应的A
get k1

# 设置超出一个字节数组的长度的偏移
setbit k1 9 1
# 就会将之前的结果和新结果合并，即A@
get k1