揭开Redis的神秘面纱

本篇博文将为你解开Redis的神秘面纱,通过阅读本篇博文你将了解到以下内容：

1. 什么是Redis?
2. 为什么选择 Redis？
3. 什么场景下用Redis？
4. Redis 支持哪些语言？
5. Redis下载
6. Redis 如何安装？ windows 安装
7. Redis 如何修改配置？
8. Redis Strings, Lists, Sets, Sorted Sets, Hashes 多种数据类型使用

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1. 什么是Redis?

亚马逊技术社区解释

超快速的开源内存中数据存储，可用作数据库、缓存、消息代理和队列。

Redis 是一款开源的内存中数据存储，可实现亚毫秒级的响应时间，每秒处理数百万个请求，为实时应用程序提供支持。它可用作快速数据库、缓存、消息代理和队列。Redis 提供各种数据结构，包括字符串、列表、集、排序集、HashMap、Hyperloglogo 和位图。其他 Redis 功能包括高可用性、地理空间、Lua 脚本、事务、磁盘持久性和群集支持。Redis 经过 BSD 许可，采用优化的 C 语言代码编写，并支持多种开发语言和开源工具。Redis 是 REmote DIctionary Server 的首字母缩略词。

Redis 的主要使用案例包括数据库缓存、会话存储、流数据分析、地理空间分析、聊天/消息收发、媒体流实时数据存储，以及游戏排行榜。由于速度超快且易于使用，Redis 是游戏、广告技术、金融服务、医疗保健和 IoT 应用程序的热门选择，这些应用程序都需要最出色的性能、可扩展性和可用性。

维基百科解释

Redis是一个使用ANSI C编写的开源、支持网络、基于内存、可选持久性的键值对存储数据库，并提供多种语言的API。

根据月度排行网站DB-Engines.com的数据显示，Redis是最流行的键值对存储数据库。

菜鸟教程解释

Redis 是完全开源免费的，遵守BSD协议，是一个高性能的key-value数据库。

Redis 与其他 key - value 缓存产品有以下三个特点：

• Redis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。
• Redis不仅仅支持简单的key-value类型的数据，同时还提供list，set，zset，hash等数据结构的存储。
• Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。

记忆：

Redis是一个内存数据库，它保存在磁盘上。 数据模型是键值（Key-Value），但支持许多不同类型的值：Strings, Lists, Sets, Sorted Sets, Hashes （字符串，列表，集合，排序集合，哈希）

2. 为什么选择 Redis？

• 内存中数据存储

• 灵活的数据结构

• 简单性和易用性

• 复制和持久性

• 高可用性和可扩展性

• 可延展性

2.1 内存中数据存储

PostgreSQL、Cassandra、MongoDB 等数据库将大部分数据存储在磁盘或 SSD 上，而 Redis 则将所有数据存储在服务器的主内存上。在传统的基于磁盘的数据库中，大多数操作都需要往返磁盘。相比之下，Redis 之类的内存数据存储不会受到相同的损失，因此可以支持更多操作，并提供更快的响应速度。它可以提供超快的性能，读取或写入操作的平均时间不到一毫秒，并支持每秒数百万次的操作。

2.2 灵活的数据结构

与提供有限数据结构的简单键值数据存储不同，Redis 可提供各种各样的数据结构，以满足您的应用程序需求。Redis 数据类型包括：字符串，可以是最大 512MB 的文本或二进制数据；列表，按添加顺序列出的字符串集合；集，未排序的字符串集合，支持与其他集类型的相交、联合以及差运算；排序集，根据值排序的集；哈希，同于存储字段和值的列表；地理空间，用于标记存储位置坐标；位图，提供位级操作；以及 HyperLogLog，估算一个数据集中唯一项目的概率数据结构。

丰富的数据类型 – Redis支持二进制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 数据类型操作

2.3 简单性和易用性

借助 Redis，您可以减少用于存储、访问和使用应用程序中的数据的代码行数，从而简化您的代码。例如，如果您的应用程序将数据存储在 HashMap 中，而您想将这些数据存储在数据存储中，那么只需使用 Redis 哈希数据结构来存储这些数据即可。至于没有哈希数据结构的数据存储中的相似任务，则需要许多行代码才能从一种格式转换为另一种格式。Redis 附带有原生数据结构和许多选项，以操作您的数据并与之交互。一百多个开源客户端可供 Redis 开发者使用。

支持的语言包括 Java、Python、PHP、C、C++、C#、JavaScript、Node.js、Ruby、R、Go 等。

2.4 复制和持久性

Redis 采用的是主副本架构，并支持异步复制，用户执行此类复制时可以将数据复制到多个副本服务器。它能够提供更出色的读取性能 (因为请求可以在多个服务器间进行拆分) 和恢复功能 (主服务器发生中断时)。为了实现持久性，Redis 支持时间点备份 (将 Redis 数据集复制到磁盘)，并支持创建仅附加文件 (AOF)，以便在写入每个数据变更项时将其存储到磁盘。

Redis支持主从同步。数据可以从主服务器向任意数量的从服务器上同步，从服务器可以是关联其他从服务器的主服务器。这使得Redis可执行单层树复制。从盘可以有意无意的对数据进行写操作。由于完全实现了发布/订阅机制，使得从数据库在任何地方同步树时，可订阅一个频道并接收主服务器完整的消息发布记录。同步对读取操作的可扩展性和数据冗余很有帮助。

2.5 高可用性和可扩展性

Redis 在单个主节点或群集拓扑中提供主副本架构。这让您可以构建高度可用的解决方案，从而提供一致的性能和可靠性。如果您需要调整群集大小，它还为您提供了多种扩展选项，包括纵向扩展和横向扩展、纵向缩减和纵向缩减，应有尽有。这让您的群集能够根据您的需求而发展。

2.6 可延展性

Redis 是一个开源项目，由充满活力的社区提供支持。Redis 是基于开放标准的，没有任何供应商或技术限制。它支持开放的数据格式，并拥有大量客户。此外，客户还可以使用 Redis 模块来扩展 Redis，以满足他们的特定需求。

3. 什么场景下用Redis?

这个问题相信是困惑很多初学者的一个较大的绊脚石，话不多说，我们开始继续讲解

Redis 常见使用案例

• 缓存 
•  聊天、消息收发和队列
• 会话存储
• 富媒体流
• 地理空间
• 机器学习
• 实时分析

 3.1 缓存

Redis 是实施高度可用的内存中缓存的绝佳选择，它可以降低数据访问延迟、提高吞吐量，并可以减轻关系数据库和应用程序或 NoSQL 数据库和应用程序的负载。Redis 能够以亚毫秒级的响应时间为频繁请求的项目提供支持，并支持您轻松扩展以满足更高负载的需求，而无需增加昂贵的后端。使用 Redis 缓存的常见示例包括：数据库查询结果缓存、持久性会话缓存、网页缓存，以及缓存频繁使用的对象 (例如映像、文件和元数据) 等。

3.2 聊天、消息收发和队列

Redis 支持发布/订阅、模式匹配和各种数据结构，例如列表、排序集和哈希，以支持各种类型的数据内容。这使得 Redis 能够支持高性能的聊天室、实时评论流、社交媒体信息以及服务器内部通信。借助 Redis 列表数据结构，客户能够轻松实施轻量级队列。这类列表提供了原子操作和屏蔽功能，适用于各种需要可靠消息代理或循环表的应用程序。

3.3 会话存储

作为具备高可用性和持久性的内存中数据存储，Redis 是应用程序开发人员用来为 Internet 级应用程序存储和管理会话数据的常见选择。Redis 可提供管理会话数据 (如用户配置文件、凭证、会话状态和用户特定的个性化) 所需的亚毫秒级延迟、可扩展性和弹性。

3.4 游戏排行榜

Redis 是寻求构建实时排行榜的游戏开发者的热门选择。可直接使用 Redis 有序集数据结构，此结构实现了元素的唯一性，同时又可维护按元素分数排序的列表。创建实时排序表像用户分数在每次更改后进行更新一样简单。您也可以使用时间戳作为分数，使用有序集处理时间序列数据。

3.6 富媒体流

Redis 提供了一个快速的内存中数据存储，支持实时流使用案例。Redis 可存储用于用户配置文件和查看历史记录的元数据、数百万用户的身份验证信息/令牌，以及清单文件，以便 CDN 能够将视频一次性流式传输到数百万移动和桌面用户。

3.7 地理空间

Redis 提供专门构建的内存中数据结构和运算符，以便从规模和速度方面管理实时地理空间数据。由于包含可用于实时存储、处理和分析地理空间数据的 GEOADD、GEODIST、GEORADIUS 和 GEORADIUSBYMEMBER 等多个命令，Redis 可以轻松快速地进行地理空间分析。您可以使用 Redis 向应用程序添加基于位置的功能，如驾驶时间、驾驶距离和兴趣点。

3.8 机器学习

数据驱动的现代化应用程序需要机器学习来快速处理数据量、数据多样性和数据速率，并自动制定决策。对于游戏和金融服务中的欺诈检测、广告技术中的实时竞价，以及共享约会和共享单车中的配对等使用案例而言，能够在几十毫秒内处理实时数据并做出决策至关重要。Redis 为您提供了快速的内存中数据存储，可快速构建、培训和部署机器学习模型。

3.9 实时分析

Redis 可作为内存中数据存储，与流解决方案 (例如 Apache Kafka 和 Amazon Kinesis) 搭配使用，以亚毫秒级延迟提取、处理和分析实时数据。Redis 是实时分析使用案例的理想选择，例如社交媒体分析、广告投放、个性化和 IoT。

4. Redis 支持那些语言？

Redis 提供了Java，C/C++，C#，PHP，JavaScript，Perl，Object-C，Python，Ruby，Erlang等客户端和API，使用很方便。

记忆:支持多种编程语言

5. Redis 下载

5.1 Linux 版本下载

Redis官网下载地址： https://redis.io/download

如果需要下载Linux 版本的Redis，那么可在Redis官网下载最新版本即可。

当前最新Redis Linux 版本4.0.9

其他下载地址：http://download.redis.io/releases/

5.2 Windows 版本下载

Redis 没有官方的Windows版本，但是微软开源技术团队（Microsoft Open Tech group）开发和维护着这个 Win64 的版本

Redis Windows 版本GitHub下载：https://github.com/MicrosoftArchive/redis/releases

当前Windows 最新版本是3.2.1

除此之外，我发现国内提供了两个Redis 中文镜像网站，但可能下载的不是最新的，学习可以在上面看资料。

Redis中文官网下载： http://www.redis.cn/

Redis 中文网： http://www.redis.net.cn/

很好的菜鸟入门教程：http://www.runoob.com/redis/redis-tutorial.html

6. Redis 安装

6.1 Windows 版本安装

1.下载好安装包后解压到如下目录

2. 打开一个 cmd 窗口,使用cd命令切换目录到 C:\app\Redis\Redis-x64-3.2.100 运行 以下命令。

redis-server.exe redis.windows.conf

Tips:

Tips: 这里要注意下，必须打开的是cmd窗口，windows 系统自带的Windows PowerShell 执行命令会失败

如果想方便的话，可以把 redis 的路径加到系统的环境变量里，这样就省得再输路径了，后面的那个 redis.windows.conf 可以省略，如果省略，会启用默认的。

输入之后，会显示如下界面：

这个操作的作用是启动Redis 服务，就类似我们熟知的启动了tomcat 服务一样的道理。

3. 再用WIndows +R 快捷键打开一个新的CMD

Tips: 这时候必须另启一个cmd窗口，原来的不要关闭，不然就无法访问服务端了。

4.切换到redis目录下运行 以下命令，进入redis Shell中

redis-cli.exe -h 127.0.0.1 -p 

5. 验证安装是否正确，输入以下命令设置键值对

set myKey abc

6. 输入以下命令取出键值对

get myKey

执行效果如下图所示：

到这里我有些不敢相信，这就是传说中的Redis?

没错，这就是Redis。

我们回顾下Redis 的概念

Redis是一个内存数据库，它保存在磁盘上。 数据模型是键值（Key-Value），但支持许多不同类型的值：Strings, Lists, Sets, Sorted Sets, Hashes （字符串，列表，集合，排序集合，哈希）

此时的你有没有发现其实Redis也许并没有我们想象中的那么复杂，到这里我们应该有这样一个概念：

Redis 数据的写入和读取是通过Key和value 以不同的数据类型放入到内存中，由于是在内存中处理，数据处理和响应速度自然会快很多。

当然Redis 不止如此，它还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。

7. Redis 配置

Redis 的Linux 版本的配置文件位于 Redis 安装目录下，文件名为 redis.conf。

Redis的windows 版本的配置文件存放在C:\app\Redis\Redis-x64-3.2.100\redis.windows.conf 和C:\app\Redis\Redis-x64-3.2.100\redis.windows-service.conf中。

配置文件中包括端口号，服务器IP地址绑定等信息。

7.1 获取配置信息

我们可以通过 CONFIG 命令查看或设置配置项,

语法

Redis CONFIG 命令格式如下：

CONFIG GET CONFIG_SETTING_NAME

使用* 号获取所有配置信息

CONFIG GET *

执行命令后效果如图所示

上图中我们可以看到，配置文件也是以键值对保存的，timeout 超时时间默认是0

比如我们想只获取这个配置文件信息，可以这么做

config get timeout

7.2 修改配置信息

你可以通过修改 redis.conf 文件或使用 CONFIG set 命令来修改配置

语法

CONFIG SET 命令基本语法：

CONFIG SET CONFIG_SETTING_NAME NEW_CONFIG_VALUE 

比如我们想要修改刚才timeout 的值，那么可以这么做

config set timeout 

再次读出来看看，我们应该发现已经修改成功了。

其他参数说明

redis.conf 配置项说明如下：

. Redis默认不是以守护进程的方式运行，可以通过该配置项修改，使用yes启用守护进程

    daemonize no

. 当Redis以守护进程方式运行时，Redis默认会把pid写入/var/run/redis.pid文件，可以通过pidfile指定

    pidfile /var/run/redis.pid

. 指定Redis监听端口，默认端口为6379，作者在自己的一篇博文中解释了为什么选用6379作为默认端口，因为6379在手机按键上MERZ对应的号码，而MERZ取自意大利歌女Alessia Merz的名字

    port 

. 绑定的主机地址

    bind 127.0.0.1

.当 客户端闲置多长时间后关闭连接，如果指定为0，表示关闭该功能

    timeout 

. 指定日志记录级别，Redis总共支持四个级别：debug、verbose、notice、warning，默认为verbose

    loglevel verbose

. 日志记录方式，默认为标准输出，如果配置Redis为守护进程方式运行，而这里又配置为日志记录方式为标准输出，则日志将会发送给/dev/null

    logfile stdout

. 设置数据库的数量，默认数据库为0，可以使用SELECT <dbid>命令在连接上指定数据库id

    databases 

. 指定在多长时间内，有多少次更新操作，就将数据同步到数据文件，可以多个条件配合

    save <seconds> <changes>

    Redis默认配置文件中提供了三个条件：

    save  

    save  

    save  

    分别表示900秒（15分钟）内有1个更改，300秒（5分钟）内有10个更改以及60秒内有10000个更改。

. 指定存储至本地数据库时是否压缩数据，默认为yes，Redis采用LZF压缩，如果为了节省CPU时间，可以关闭该选项，但会导致数据库文件变的巨大

    rdbcompression yes

. 指定本地数据库文件名，默认值为dump.rdb

    dbfilename dump.rdb

. 指定本地数据库存放目录

    dir ./

. 设置当本机为slav服务时，设置master服务的IP地址及端口，在Redis启动时，它会自动从master进行数据同步

    slaveof <masterip> <masterport>

. 当master服务设置了密码保护时，slav服务连接master的密码

    masterauth <master-password>

. 设置Redis连接密码，如果配置了连接密码，客户端在连接Redis时需要通过AUTH <password>命令提供密码，默认关闭

    requirepass foobared

. 设置同一时间最大客户端连接数，默认无限制，Redis可以同时打开的客户端连接数为Redis进程可以打开的最大文件描述符数，如果设置 maxclients ，表示不作限制。当客户端连接数到达限制时，Redis会关闭新的连接并向客户端返回max number of clients reached错误信息

    maxclients 

. 指定Redis最大内存限制，Redis在启动时会把数据加载到内存中，达到最大内存后，Redis会先尝试清除已到期或即将到期的Key，当此方法处理 后，仍然到达最大内存设置，将无法再进行写入操作，但仍然可以进行读取操作。Redis新的vm机制，会把Key存放内存，Value会存放在swap区

    maxmemory <bytes>

. 指定是否在每次更新操作后进行日志记录，Redis在默认情况下是异步的把数据写入磁盘，如果不开启，可能会在断电时导致一段时间内的数据丢失。因为 redis本身同步数据文件是按上面save条件来同步的，所以有的数据会在一段时间内只存在于内存中。默认为no

    appendonly no

. 指定更新日志文件名，默认为appendonly.aof

     appendfilename appendonly.aof

. 指定更新日志条件，共有3个可选值：
    no：表示等操作系统进行数据缓存同步到磁盘（快）
    always：表示每次更新操作后手动调用fsync()将数据写到磁盘（慢，安全）
    everysec：表示每秒同步一次（折衷，默认值）

    appendfsync everysec

. 指定是否启用虚拟内存机制，默认值为no，简单的介绍一下，VM机制将数据分页存放，由Redis将访问量较少的页即冷数据swap到磁盘上，访问多的页面由磁盘自动换出到内存中（在后面的文章我会仔细分析Redis的VM机制）

     vm-enabled no

. 虚拟内存文件路径，默认值为/tmp/redis.swap，不可多个Redis实例共享

     vm-swap-file /tmp/redis.swap

. 将所有大于vm-max-memory的数据存入虚拟内存,无论vm-max-memory设置多小,所有索引数据都是内存存储的(Redis的索引数据 就是keys),也就是说,当vm-max-memory设置为0的时候,其实是所有value都存在于磁盘。默认值为0

     vm-max-memory 

. Redis swap文件分成了很多的page，一个对象可以保存在多个page上面，但一个page上不能被多个对象共享，vm-page-size是要根据存储的 数据大小来设定的，作者建议如果存储很多小对象，page大小最好设置为32或者64bytes；如果存储很大大对象，则可以使用更大的page，如果不 确定，就使用默认值

     vm-page-size 

. 设置swap文件中的page数量，由于页表（一种表示页面空闲或使用的bitmap）是在放在内存中的，，在磁盘上每8个pages将消耗1byte的内存。

     vm-pages 

. 设置访问swap文件的线程数,最好不要超过机器的核数,如果设置为0,那么所有对swap文件的操作都是串行的，可能会造成比较长时间的延迟。默认值为4

     vm-max-threads 

. 设置在向客户端应答时，是否把较小的包合并为一个包发送，默认为开启

    glueoutputbuf yes

. 指定在超过一定的数量或者最大的元素超过某一临界值时，采用一种特殊的哈希算法

    hash-max-zipmap-entries 

    hash-max-zipmap-value 

. 指定是否激活重置哈希，默认为开启（后面在介绍Redis的哈希算法时具体介绍）

    activerehashing yes

. 指定包含其它的配置文件，可以在同一主机上多个Redis实例之间使用同一份配置文件，而同时各个实例又拥有自己的特定配置文件

    include /path/to/local.conf

8. Redis 数据类型详解

Redis 数据类型

Redis支持五种数据类型：string（字符串），hash（哈希），list（列表），set（集合）及zset(sorted set：有序集合)。

8.1 String（字符串）

• string是redis最基本的类型，你可以理解成与Memcached一模一样的类型，一个key对应一个value。
• string类型是二进制安全的。意思是redis的string可以包含任何数据。比如jpg图片或者序列化的对象 。
• string类型是Redis最基本的数据类型，一个键最大能存储512MB。

实例：

比如设置一个key 叫做testkey，value 值设置为 this is test value

执行写入命令：

set testkey "this is test value"

执行读取命令

get testkey

Tips: 一个键最大能存储512MB。

8.2 Hash（哈希）

• Redis hash 是一个键值(key=>value)对集合。
• Redis hash是一个string类型的field和value的映射表，hash特别适合用于存储对象。

比如我们想创建一个Hash 名称叫做myhash,里面存两个key,两个value

Key  -------------Value

field1   --------- "Hello"

field2  ----------"World"

执行创建Hash 和设置key和value 命令如下

HMSET myhash field1 "Hello" field2 "World"

读取field1 的值

HGET myhash field1

读取field2的值

HGET myhash field2

获取所有myhash 里面的值

HGETALL myhash

以上实例中 hash 数据类型存储了包含用户脚本信息的用户对象。 实例中我们使用了 Redis HMSET, HGETALL 命令

每个 hash 可以存储 2³² -1 键值对（40多亿）。

8.3 List（列表）

Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）。

比如我们想存放 redis, mongodb, rabitmq 这三个字符串到一个List集合里面

那么我们需要依次执行下面命令

lpush runoob redis

lpush runoob mongodb

lpush runoob rabitmg

想遍历这个list

lrange runoob  

只遍历前两个数据

列表最多可存储 2³² - 1 元素 (4294967295, 每个列表可存储40多亿)。

8.4 Set（集合）

• Redis的Set是string类型的无序集合。
• 集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是O(1)。

sadd 命令

添加一个 string 元素到 key 对应的 set 集合中，成功返回1，如果元素已经在集合中返回 0，如果 key 对应的 set 不存在则返回错误。

sadd key member

实例

比如我们想要依次将 redis，mongodb,rabitmg,rabitmg 添加到一个叫做myset的set集合中

依次执行下面命令

sadd myset "redis"

sadd myset "mongodb"

sadd myset "rabitmg"

sadd myset "rabitmg"

Tips: 回显的1 表示添加成功的个数，添加失败返回0

然后遍历所有setj集合

smembers myset

你是不是很奇怪，我们对rabitmg 添加了两次，但是结果只有一个rabitmg

注意：以上实例中 虽然rabitmq 添加了两次，但根据集合内元素的唯一性，第二次插入的元素将被忽略。

集合中最大的成员数为 2³² - 1(4294967295, 每个集合可存储40多亿个成员)。

8.5 zset(sorted set：有序集合)

• Redis zset 和 set 一样也是string类型元素的集合,且不允许重复的成员。
• Set 是不允许重复的无序集合，zset 是不允许重复的有序集合。
• 不同的是每个元素都会关联一个double类型的分数。redis正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。
• zset的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。

8.5.1 添加数据到Zset 集合

添加元素到集合，元素在集合中存在则更新对应score

zadd key score member 

实例

比如我们想要依次将 redis，mongodb,admin,monogodb 添加到一个叫做myzset的zset集合中

8.5.2 遍历Zset 集合

遍历myzset集合中 0-1000范围内的数据

ZRANGEBYSCORE myzset   

Tips: 细心的你一定发现，这些集合中的数据排序是按照设定的那个数字来排序的，

admin 数字设置的是2，monogodb 设置的是3，所以admin 在monogodb 的前面。

9.总结

好了到现在我们已经对Redis有了初步的认识，再来看看这几个问题，如果能回答出来，那么就说明你掌握了本篇的内容。

1. 什么是Redis?
2. 为什么选择 Redis？
3. 什么场景下用Redis？
4. Redis 支持哪些语言？
5. Redis下载
6. Redis 如何安装？ windows 安装
7. Redis 如何修改配置？
8. Redis Strings, Lists, Sets, Sorted Sets, Hashes 多种数据类型使用
9. 总结

本篇博文在windows 下使用Redis原生的命令行来启动Redis  服务，操作Redis的多种数据类型

其实前面我们已经提到，Redis支持多种语言，所以也提供了各个语言平台的图形化界面操作工具。

10.更多学习资源分享：

Redis 官网：https://redis.io/

菜鸟教程：http://www.runoob.com/redis/redis-tutorial.html

Redis中国用户组：http://www.redis.cn/

Redis中文网1：http://redis.majunwei.com

Redis 中文网2：http://www.redis.net.cn/

Redis命令中文参考手册：http://redis.readthedocs.io/en/2.4/index.html