API的理解和使用——键管理

核心知识点：

1.键重命名：rename和renamenx，使用renamenx时newkey必须不存在，重命名后会使用del删除原来的键，如果值比较大也会会造成阻塞。

2.随机返回一个值：randomkey

3.键过期：

　　a.除了expire、ttl之外，expireat、pexpireat、pexpire，内部都是使用的pexpireat；

　　b.expire键不存在返回0，设置负的过期时间，会立即删除键；persist和set会清除过期时间。

4.键迁移：

　　a.move库与库之间迁移数据，不常用

　　b.tump+restore，dump将键序列化（格式化采用RDB格式），然后restore复原；非原子性、客户端分布完成

　　c.migrate，dump+restore+del的组合，原子性，数据直接传输，收到之后会返回ok，相对tump+restore提升了效率

5.遍历键：

　　a.keys，可能带来阻塞，在不提供服务或者键总数比较少的情况下，可以使用；keys提供模式匹配，*、？、[]、\X；

　　b.scan，分批次遍历，不能保证能遍历完所有的键。

6.数据库管理：

　　a.select可以切换数据，有0-15这16个库；

　　b.多个数据库被“丢弃”的原因？单线程、库与库之间可能会相互影响、部分客户端不支持；

　　c.可以在一台机器上开启多个Redis实例

　　d.flushdb清空当前库，flishall清空所有库

　　e.使用flushdb\flushall会清空数据非常危险，同时可能会造成阻塞

之前介绍了一系列的关于各种数据结构的一些命令，接下来会介绍一些键的管理操作。

下面会从单个键管理、遍历键和数据库管理这三个方面进行介绍。

一、单个键管理

1.键重命名

命令：rename key newkey

127.0.0.1:6379> set name kebi
OK
127.0.0.1:6379> rename name name:kb
OK
127.0.0.1:6379> get name:kb
"kebi"

如果重新命令的这个键名在之前已经存在，那么它的值将会被覆盖：

127.0.0.1:6379> set a b
OK
127.0.0.1:6379> set c d
OK
127.0.0.1:6379> rename a c
OK
127.0.0.1:6379> get c
"b"

为了防止强行rename，Redis提供了renamenx命令，确保只有newkey不存在的时候才能被覆盖：

127.0.0.1:6379> set kebi dsb
OK
127.0.0.1:6379> set maoxian lsb
OK
127.0.0.1:6379> renamenx kebi maoxian
(integer) 0  #没有执行成功返回0
127.0.0.1:6379> get maoxian
"lsb"
127.0.0.1:6379> get kebi
"dsb"

在使用重命名的时候有两点要注意：

（1）由于重命令期间会执行del删除旧的键，如果键对应的值比较大，会存在阻塞Redis的可能性。

（2）如果key和newkey相同，在Redis3.2和之前的版本中，返回的结果可能会不同。

2.随机返回一个键

命令：randomkey

127.0.0.1:6379> dbsize
(integer) 33   #当前系统中有33个键
127.0.0.1:6379> randomkey
"name:kb"      #每次都会随机返回一个键
127.0.0.1:6379> randomkey
"set:sunion:1_2"
127.0.0.1:6379> randomkey
"user:1"

3.键过期

之前在介绍Redis所有数据结构通用的命令时介绍过expire，它可以自动将带有过期时间的键删除，

除了expire、ttl命令之外，Redis还提供了expireat、pexpire、pexpireat、pttl、persist等命令。

• expire key seconds：键在reconds秒后过期。
• expireat key timestamp：键在秒级时间戳timestamp后过期。

127.0.0.1:> set hello world
OK
127.0.0.1:> expire hello
(integer)    #设置成功
127.0.0.1:> ttl hello
(integer)    #还是3秒
127.0.0.1:> ttl hello
(integer)
127.0.0.1:> ttl hello
(integer) -   #键已经被删除

ttl命令和pttl都可以查询键的剩余过期时间，但是pttl精度更高，可以达到毫秒级别，有3种返回值：

• 大于等于0的整数：键的剩余过期时间（ttl是秒，pttl是毫秒）。
• -1：键没有设置过期时间。
• -2：键不存在。

expireat命令可以设置键的秒级过期时间戳如果需要将键hello在2017-12-19 00：00：00（秒级时间戳为1513612800）过期，可以这样：

127.0.0.1:> set hello world
OK
127.0.0.1:> expireat hello
(integer) 

除此之外，Redis2.6版本以后提供了毫秒级的过期方案：

• pexpire key millseconds:键在milliseconds毫秒后过期。
• pexpireat key milliseconds-timestamp：键在毫秒时间戳timestamp后过期。

但无论是使用过期时间还是时间戳，秒级还是毫秒级，在Redis内部最终使用的都是pexpireat。

在使用Redis相关过期命令时，需要注意以下几点。

（1）如果expire的键不存在，返回的结果是0：

127.0.0.1:> expire not_exist_key
(integer) 

（2）如果过期时间为负值，键会立即被删除，犹如使用del命令一样：

127.0.0.1:> set age
OK
127.0.0.1:> expire age -
(integer)
127.0.0.1:> get age
(nil)

（3）persist命令可以将键的过期时间清除：

127.0.0.1:> set sex boy
OK
127.0.0.1:> expire sex
(integer)
127.0.0.1:> ttl sex
(integer)
127.0.0.1:> persist sex
(integer)
127.0.0.1:> ttl sex
(integer) -   #代表没有设置过期时间

（4）对于字符串类型键，执行set命令会去掉过期时间，这个问题很容易在开发中被忽视。

　　如下是Redis源码中，set命令的函数setKey，可以看到最后执行了removeExpire(db,key)函数去掉了过期时间：

void setKey(redisDb *db,robj *key,robj * val) (
        if (lookupKeyWrite(db,key) == NULL) {
            dbAdd(db,key,val);
        } else {
            dbOverwrite(db,key,val);
        }
        incrRefCount(val);
        //去掉过期时间
        removeExpire(db,key);
        signalModifiedKey(db,key);
}

下面的例子证明set会导致过期时间失效：

127.0.0.1:> set hello world
OK
127.0.0.1:> expire hello
(integer)
127.0.0.1:> ttl hello
(integer)
127.0.0.1:> set hello world
OK
127.0.0.1:> ttl hello
(integer) -  #代表没有设置过期时间

（5）Redis不支持二级数据结构（例如哈希、列表）内部元素的过期功能，例如不能对列表类型的一个元素设置过期时间。

（6）setex命令作为set+expire的组合，不但是原子执行，同时减少了一次网络通讯的时间。

4.迁移键

迁移的功能非常重要，因为有时候我们只想把部分数据由一个Redis迁移到另一个Redis(例如从生产环境迁移到测试环境)，

Redis发展历程中提供了move、dump+restore、migrate三组迁移键的方法，它们的实现方式及使用场景不大相同，下面分别介绍：

（1）move

命令：move key db

move命令用于在Redis内部进行数据迁移，Redis内部可以有多个数据库，每个数据库在数据上是相互隔离的，

move key db就是把指定的键从源数据库迁移到目标数据库中。不建议在生产环境中使用。

（2）dump+restore

命令：

dump restore
restore key ttl value

dump + restore可以实现在不同的Redis实例之间进行数据迁移功能，整个迁移过程分两步：

第一步，在源Redis上，dump命令会将键值序列化，格式化采用的是RDB格式。

第二步，在目标Redis上，restore命令将上面序列化的值进行复原，其中ttl参数代表过期时间，如果ttl=0代表没有过期时间。

有关dump+restore有两点需要注意：

第一，整个迁移过程并非原子性的，而是通过客户端分步完成的。

第二，迁移过程是开启两个客户端连接，所以dump的结果不是在源Redis和目标Redis之间进行传输。

（3）migrate

命令：migrate host port key|“”destination-db timeout [copy] [replace] [keys key [key ...]]

参数说明：

• host：目标Redis的IP地址
• port：目标Redis的端口
• key|“”：在Redis3.0.6版本之前，migrate只支持迁移一个键，之后的版本支持迁移多个键，如果需要迁移多个键，此处为“”
• destination-db：目标Redis的数据库索引
• timeout：迁移的超时时间（单位为毫秒）
• [copy]：如果添加此选项，迁移后并不删除源键
• [replace]：如果添加此选项，migrate不管目标Redis是否存在该键都会正常迁移进行数据覆盖
• [keys key [key ...]]：迁移多个键。

migrate命令也是用于在Redis实例间进行数据迁移的，实际上migrate命令就是将dump、restore、del三个命令进行组合，从而简化了操作流程。

migrate命令具有原子性，而且从Redis3.0.6版本以后已经支持迁移多个键功能，有效地提高了迁移效率。

实现过程和dump+restore基本类似，但是有三点不大相同：

第一，整个过程是原子执行，不需要在多个Redis实例上开启客户端的，只需要在源Redis上执行migreate命令即可。

第二，migrate命令数据传输直接在源Redis和目标Redis上完成的。

第三，目标Redis完成restore后会发送OK给源Redis，源Redis接收后会根据migrate对应的选项来决定是否在源Redis上删除对应的键。

move、dump+restore、migrate

命令	作用域	原子性	支持多个键
move	Redis实例内部	是	否
dump+restore	Redis实例之间	否	否
migrate	Redis实例之间	是	是

二、遍历键

1.全量遍历键

命令：keys pattern

之前介过绍过keys *这个命令，实际上keys命令是是支持pattern（模式）匹配的。之前我们是这样用的：

127.0.0.1:> keys *
 ) "key"
 ) "user:ranking:1"
 ) "list:2"
 ) "setkey3"
 ) "kebi"
 ) "maoxian"
 ) "listkey"
 ) "str:2"
 ) "sex"
) "set:sunion:2_1"
) "hello"
) "user:2"
) "user:1"
) "list:1"
) "user:ranking:2"
) "name:kb"
) "setkey2"
) "user1:1"
) "str:1"
) "str"
) "list:test1"

上面为了遍历所有的键，pattern直接使用星号，这是因为pattern使用的是glob风格的通配符：

• *代表匹配任意个字符。
• ？代表匹配一个字符。
• [ ]代表匹配部分字符，例如[1,3]匹配1和3，[1-4]匹配1-4之间的任意数字。
• \x用来做转义，例如要匹配星号、问号需要进行转义。

例如，要匹配三个字符的键：

127.0.0.1:> keys ???
) "key"
) "sex"
) "str"

要匹配以u和l开头的键：

127.0.0.1:> keys [u,l]*
) "user:ranking:1"
) "list:2"
) "listkey"
) "user:2"
) "user:1"
) "list:1"
) "user:ranking:2"
) "user1:1"
) "list:test1"

当需要遍历所有键时（例如检测过期或者闲置时间、寻找大对象等），keys是一个很有帮助的命令。

但是如果考虑到Redis的单线程架构就不妙了，如果Redis包含了大量的键，执行keys命令很可能会带来Redis阻塞，

所以一般不嫁你在生产环境下使用keys命令，但是有时候确实有遍历键的需求该怎么办，可以在以下三种情况下使用：

• 在一个不对外提供服务的Redis从节点上执行，这样不会阻碍到客户端的请求，但是会影响到主从复制。
• 如果确认键值总数比较少，可以执行该命令。
• 使用下面要介绍的scan命令渐进式的遍历所有键，可以有效防止阻塞。

2.渐进式遍历

Redis从2.8版本后，提供了一个新的命令scan，它能有效的解决keys命令存在的问题。

和keys命令执行时会遍历所有键不同，scan采用渐进式遍历的方式来解决keys的命令可能带来的阻塞问题，每次scan命令的时间复杂度是O(1)。

但是要真正实现keys的功能，需要执行多次scan。Redis存储键值对实际使用的是hashtable的数据结构，其基本模型如下：

那么每次执行scan，可以想象成只扫描一个字典中的一部分，直到将字典中所有键遍历完毕。

scan的使用方法如下：

scan cursor [match pattern] [count number]

参数解释：

• cursor是必须参数，实际上cousor是一个游标，第一次遍历从0开始，每次scan遍历完都会返回当前游标的值，直到游标值为0，表示遍历结束。
• match pattern是可选参数，它的作用是做模式的匹配，这点和keys的模式匹配很像。
• count number是可选参数，它的作用是表明每次要遍历的键的个数，默认值为10。

现在内存中有16个键：

127.0.0.1:> keys *
 ) "key"
 ) "list:2"
 ) "setkey3"
 ) "kebi"
 ) "maoxian"
 ) "listkey"
 ) "str:2"
 ) "sex"
 ) "set:sunion:2_1"
) "hello"
) "list:1"
) "name:kb"
) "setkey2"
) "str:1"
) "str"
) "list:test1"

使用scan做遍历，记住必须从0开始：

127.0.0.1:> scan
) ""
)  ) "sex"
    ) "key"
    ) "hello"
    ) "list:1"
    ) "kebi"
    ) "str:1"
    ) "list:2"
    ) "listkey"
    ) "str"
   ) "maoxian"

默认返回10个键，第一行表示需要开始的cursor的位置，接着访问：

127.0.0.1:> scan
) ""
) ) "setkey3"
   ) "name:kb"
   ) "str:2"
   ) "setkey2"
   ) "set:sunion:2_1"
   ) "list:test1"

返回0，代表已经遍历完成。

除了scan之外，Redis提供了面向哈希类型、集合类型、有序集合的扫描遍历命令，

解决诸如hgetall、smembers、zrange可能产生的阻塞问题，对应的命令分别是hscan、sscan、zscan，它们的用法和scan基本类似。

但是scan并不是万能的，如果在scan的过程中如果有键的变化（增加、删除、修改），

那么遍历效果可能会碰到如下问题：新增的键可能没有遍历到，遍历出了重复的键的情况，也就是说scan并不能保证完整的遍历出所有的键。

三、数据库管理

Redis提供了几个面向Redis数据库的操作，它们分别是dbsize、select、flushdb/flushall命令。

1.切换数据库

命令：select dbIndex

许多关系型数据库，例如MySQL支持在一个实例下有多个数据库存在的，但是与关系型数据库用字符来区分不同的数据库名不同，

Redis只是用数字作为多个数据库的实现，Redis默认配置中是有16个数据库，

select 0操作将切换到第一个数据库，默认也是进入第一个数据库，select 15操作切换到最后一个数据库，

但是0号数据库和15号数据库之间的数据没有任何关联，甚至可以存在相同的键：

127.0.0.1:> get hello
"world"   #默认0号库
127.0.0.1:> select    #切换到15号库
OK
127.0.0.1:[]> get hello   #不存在hello键
(nil)
127.0.0.1:[]> set hello WORLD
OK
127.0.0.1:[]> get hello  #不同库之间可以存在相同的键
"WORLD"

关于库之间的切换可以看下图：

是否可以使用测试数据库和正式数据一样，把正式数据放在0号数据库，测试数据放在1号数据库了？彼此之间会有影响吗？

Redis3.0中已经逐渐弱化了这个功能，例如Redis的分布式实现Redis Cluster只允许使用0号数据库，只不过为了兼容老版本，该功能还没有完全废除。

下面分析以下为什么要废弃Redis的这项功能：

（1）Redis是单线程。如果使用多个数据库，那个这些数据库仍然是使用一个CPU，彼此之间还是会收到影响。

（2）对数据库的使用方式，会让调试和运维不同业务的数据库变得困难。如果一个数据库有慢查询存在，就会影响其他的数据库。

（3）部分Redis客户端根本不支持这种方式

如果要使用多个数据库功能，完全可以在一台机器上部署多个Redis实例，彼此使用端口来做区分，

因为一般的服务器都有多个CPU，这样多个数据库之间就不会收到影响，还能充分利用资源。

2.flushdb/flushall

flushdb/flushall命令用于清除数据库，两者的区别在于，flishdb只会清除当前数据库，而flushall会清除所有数据库。

现有三个库：

127.0.0.1:[]> select
OK
127.0.0.1:> dbsize  #0号库有16个键
(integer)
127.0.0.1:> select
OK
127.0.0.1:[]> dbsize  #2号库有3个键
(integer)
127.0.0.1:[]> select
OK
127.0.0.1:[]> dbsize  #15号库有1个键
(integer) 

在2号库上使用flushdb命令：

127.0.0.1:[]> select
OK
127.0.0.1:[]> flushdb
OK
127.0.0.1:[]> dbsize
(integer)    #2号库已经清空
127.0.0.1:[]> select
OK
127.0.0.1:> dbsize
(integer)    #0号库依然存在

在0号库上执行flushall命令：

127.0.0.1:> select
OK
127.0.0.1:> flushall
OK
127.0.0.1:> dbsize  #0号库空
(integer)
127.0.0.1:> select
OK
127.0.0.1:[]> dbsize  #15号空
(integer)
127.0.0.1:[]> select
OK
127.0.0.1:[]> dbsize  #2号空
(integer) 

flushdb/flishall虽然可以很方便的清理数据，但是也会有两个问题：

（1）如果当前库键值数量非常多，很有可能会造成Redis阻塞；

（2）flushdb/flushall会将所有数据全部清除，这是非常危险的，后面会讲如何规避和如何恢复数据。