Redis

Redis简介

Redis是完全开源的，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

Redis优势

性能极高 - Redis能读的速度是110000次/s，写的速度是81000次/s。
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。
原子性 - Redis的所有操作都是原子性的，意思就是要么成功执行要么失败完全不执行。单个操作是原子性的，多个操作也是支持事物，即原子性，通过MULTI和EXEC指令包起来。
丰富的特性 - Redis还支持publish/subscribe，通知，key过期等等特性。

Redis与其他key-value存储有什么不同？

Redis有着更为复杂的数据结构并且提供对他们的原子性操作，这是一个不同于其他数据库的进化路径。Redis的数据类型都是基于基本数据结构的同时对程序员透明，无需进行额外的抽象。
Redis运行在内存中但是可以持久化到磁盘，所以在对不同数据集进行高速读写时需要权衡内存，因为数据量不能大于硬件内存。在内存数据库方面的另一个优点是，相比在磁盘上相同的复杂的数据结构，在内存中操作起来非常简单，这样Redis可以做很多内部复杂性很强的事情。同时，在磁盘格式方面他们是紧凑的以追加的方式产生的，因为他们并不需要进行随机访问。

Redis数据类型

启动客户端后有时候中文会乱码

要在 redis-cli 后面加上 --raw ：redis-cli --raw

后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)。

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，string 类型的值最大能存储 512MB。

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。

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)。

lpush lrange 开始位，结束位。

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。

添加元素：sadd 集合名称元素

查看元素：smembers 集合名称

如果一个元素添加了两次，但根据集合内元素的唯一性，第二次插入的元素将被忽略。

zset(sorted set :有序集合)

Redis zset和set一样也是string类型元素的集合，且不允许重复的元素。

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。但是分数(soure)可以重复。

zadd命令：添加元素到集合，元素在集合中存在则更新对应soure

zadd 集合名称分数元素

zrangebyscore 集合名称起始位置结束位置

Redis命令

启动客户端命令：redis-cli

Redis键相关基本命令：

1	DEL key 该命令用于在 key 存在时删除 key。
2	DUMP key 序列化给定 key ，并返回被序列化的值。
3	EXISTS key 检查给定 key 是否存在。
4	EXPIRE key seconds 为给定 key 设置过期时间，以秒计。
5	EXPIREAT key timestamp EXPIREAT 的作用和 EXPIRE 类似，都用于为 key 设置过期时间。不同在于 EXPIREAT 命令接受的时间参数是 UNIX 时间戳(unix timestamp)。
6	PEXPIRE key milliseconds 设置 key 的过期时间以毫秒计。
7	PEXPIREAT key milliseconds-timestamp 设置 key 过期时间的时间戳(unix timestamp) 以毫秒计
8	KEYS pattern 查找所有符合给定模式( pattern)的 key 。
9	MOVE key db 将当前数据库的 key 移动到给定的数据库 db 当中。
10	PERSIST key 移除 key 的过期时间，key 将持久保持。
11	PTTL key 以毫秒为单位返回 key 的剩余的过期时间。
12	TTL key 以秒为单位，返回给定 key 的剩余生存时间(TTL, time to live)。
13	RANDOMKEY 从当前数据库中随机返回一个 key 。
14	RENAME key newkey 修改 key 的名称
15	RENAMENX key newkey 仅当 newkey 不存在时，将 key 改名为 newkey 。
16	SCAN cursor [MATCH pattern] [COUNT count] 迭代数据库中的数据库键。
17	TYPE key 返回 key 所储存的值的类型。

Redis字符串命令：

1	SET key value 设置指定 key 的值
2	GET key 获取指定 key 的值。
3	GETRANGE key start end 返回 key 中字符串值的子字符
4	GETSET key value 将给定 key 的值设为 value ，并返回 key 的旧值(old value)。
5	GETBIT key offset 对 key 所储存的字符串值，获取指定偏移量上的位(bit)。
6	[MGET key1 key2..] 获取所有(一个或多个)给定 key 的值。
7	SETBIT key offset value 对 key 所储存的字符串值，设置或清除指定偏移量上的位(bit)。
8	SETEX key seconds value 将值 value 关联到 key ，并将 key 的过期时间设为 seconds (以秒为单位)。
9	SETNX key value 只有在 key 不存在时设置 key 的值。
10	SETRANGE key offset value 用 value 参数覆写给定 key 所储存的字符串值，从偏移量 offset 开始。
11	STRLEN key 返回 key 所储存的字符串值的长度。
12	[MSET key value key value ...] 同时设置一个或多个 key-value 对。
13	[MSETNX key value key value ...] 同时设置一个或多个 key-value 对，当且仅当所有给定 key 都不存在。
14	PSETEX key milliseconds value 这个命令和 SETEX 命令相似，但它以毫秒为单位设置 key 的生存时间，而不是像 SETEX 命令那样，以秒为单位。
15	INCR key 将 key 中储存的数字值增一。
16	INCRBY key increment 将 key 所储存的值加上给定的增量值（increment）。
17	INCRBYFLOAT key increment 将 key 所储存的值加上给定的浮点增量值（increment）。
18	DECR key 将 key 中储存的数字值减一。
19	DECRBY key decrement key 所储存的值减去给定的减量值（decrement）。
20	APPEND key value 如果 key 已经存在并且是一个字符串， APPEND 命令将指定的 value 追加到该 key 原来值（value）的末尾。

Redis hash命令：

1	[HDEL key field1 field2] 删除一个或多个哈希表字段
2	HEXISTS key field 查看哈希表 key 中，指定的字段是否存在。
3	HGET key field 获取存储在哈希表中指定字段的值。
4	HGETALL key 获取在哈希表中指定 key 的所有字段和值
5	HINCRBY key field increment 为哈希表 key 中的指定字段的整数值加上增量 increment 。
6	HINCRBYFLOAT key field increment 为哈希表 key 中的指定字段的浮点数值加上增量 increment 。
7	HKEYS key 获取所有哈希表中的字段
8	HLEN key 获取哈希表中字段的数量
9	[HMGET key field1 field2] 获取所有给定字段的值
10	[HMSET key field1 value1 field2 value2 ] 同时将多个 field-value (域-值)对设置到哈希表 key 中。
11	HSET key field value 将哈希表 key 中的字段 field 的值设为 value 。
12	HSETNX key field value 只有在字段 field 不存在时，设置哈希表字段的值。
13	HVALS key 获取哈希表中所有值。
14	HSCAN key cursor [MATCH pattern] [COUNT count] 迭代哈希表中的键值对。

Redis列表(List)

1	[BLPOP key1 key2 ] timeout 移出并获取列表的第一个元素，如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止。
2	[BRPOP key1 key2 ] timeout 移出并获取列表的最后一个元素，如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止。
3	BRPOPLPUSH source destination timeout 从列表中弹出一个值，将弹出的元素插入到另外一个列表中并返回它；如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止。
4	LINDEX key index 通过索引获取列表中的元素
5	LINSERT key BEFORE\|AFTER pivot value 在列表的元素前或者后插入元素
6	LLEN key 获取列表长度
7	LPOP key 移出并获取列表的第一个元素
8	[LPUSH key value1 value2] 将一个或多个值插入到列表头部
9	LPUSHX key value 将一个值插入到已存在的列表头部
10	LRANGE key start stop 获取列表指定范围内的元素
11	LREM key count value 移除列表元素
12	LSET key index value 通过索引设置列表元素的值
13	LTRIM key start stop 对一个列表进行修剪(trim)，就是说，让列表只保留指定区间内的元素，不在指定区间之内的元素都将被删除。
14	RPOP key 移除列表的最后一个元素，返回值为移除的元素。
15	RPOPLPUSH source destination 移除列表的最后一个元素，并将该元素添加到另一个列表并返回
16	[RPUSH key value1 value2] 在列表中添加一个或多个值
17	RPUSHX key value 为已存在的列表添加值

Redis集合(Set)

1	[SADD key member1 member2] 向集合添加一个或多个成员
2	SCARD key 获取集合的成员数
3	[SDIFF key1 key2] 返回第一个集合与其他集合之间的差异。
4	[SDIFFSTORE destination key1 key2] 返回给定所有集合的差集并存储在 destination 中
5	[SINTER key1 key2] 返回给定所有集合的交集
6	[SINTERSTORE destination key1 key2] 返回给定所有集合的交集并存储在 destination 中
7	SISMEMBER key member 判断 member 元素是否是集合 key 的成员
8	SMEMBERS key 返回集合中的所有成员
9	SMOVE source destination member 将 member 元素从 source 集合移动到 destination 集合
10	SPOP key 移除并返回集合中的一个随机元素
11	[SRANDMEMBER key count] 返回集合中一个或多个随机数
12	[SREM key member1 member2] 移除集合中一个或多个成员
13	[SUNION key1 key2] 返回所有给定集合的并集
14	[SUNIONSTORE destination key1 key2] 所有给定集合的并集存储在 destination 集合中
15	SSCAN key cursor [MATCH pattern] [COUNT count] 迭代集合中的元素

Redis 有序集合(sorted set)

1	[ZADD key score1 member1 score2 member2] 向有序集合添加一个或多个成员，或者更新已存在成员的分数
2	ZCARD key 获取有序集合的成员数
3	ZCOUNT key min max 计算在有序集合中指定区间分数的成员数
4	ZINCRBY key increment member 有序集合中对指定成员的分数加上增量 increment
5	[ZINTERSTORE destination numkeys key key ...] 计算给定的一个或多个有序集的交集并将结果集存储在新的有序集合 destination 中
6	ZLEXCOUNT key min max 在有序集合中计算指定字典区间内成员数量
7	[ZRANGE key start stop WITHSCORES] 通过索引区间返回有序集合指定区间内的成员
8	[ZRANGEBYLEX key min max LIMIT offset count] 通过字典区间返回有序集合的成员
9	ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES] [LIMIT] 通过分数返回有序集合指定区间内的成员
10	ZRANK key member 返回有序集合中指定成员的索引
11	[ZREM key member member ...] 移除有序集合中的一个或多个成员
12	ZREMRANGEBYLEX key min max 移除有序集合中给定的字典区间的所有成员
13	ZREMRANGEBYRANK key start stop 移除有序集合中给定的排名区间的所有成员
14	ZREMRANGEBYSCORE key min max 移除有序集合中给定的分数区间的所有成员
15	[ZREVRANGE key start stop WITHSCORES] 返回有序集中指定区间内的成员，通过索引，分数从高到低
16	[ZREVRANGEBYSCORE key max min WITHSCORES] 返回有序集中指定分数区间内的成员，分数从高到低排序
17	ZREVRANK key member 返回有序集合中指定成员的排名，有序集成员按分数值递减(从大到小)排序
18	ZSCORE key member 返回有序集中，成员的分数值
19	[ZUNIONSTORE destination numkeys key key ...] 计算给定的一个或多个有序集的并集，并存储在新的 key 中
20	ZSCAN key cursor [MATCH pattern] [COUNT count] 迭代有序集合中的元素（包括元素成员和元素分值）

Redis HyperLogLog 命令

1	[PFADD key element element ...] 添加指定元素到 HyperLogLog 中。
2	[PFCOUNT key key ...] 返回给定 HyperLogLog 的基数估算值。
3	[PFMERGE destkey sourcekey sourcekey ...] 将多个 HyperLogLog 合并为一个 HyperLogLog

Redis连接命令

1	AUTH password 验证密码是否正确
2	ECHO message 打印字符串
3	PING 查看服务是否运行
4	QUIT 关闭当前连接
5	SELECT index 切换到指定的数据库

Redis 事务

Redis 事务可以一次执行多个命令，并且带有以下三个重要的保证：

批量操作在发送 EXEC 命令前被放入队列缓存。
收到 EXEC 命令后进入事务执行，事务中任意命令执行失败，其余的命令依然被执行。
在事务执行过程，其他客户端提交的命令请求不会插入到事务执行命令序列中。

一个事物从开始到执行会经历以下三个阶段：

开始事物。
命令入队。
执行事务。

事务的相关命令：

1	DISCARD 取消事务，放弃执行事务块内的所有命令。
2	EXEC 执行所有事务块内的命令。
3	MULTI 标记一个事务块的开始。
4	UNWATCH 取消 WATCH 命令对所有 key 的监视。
5	[WATCH key key ...] 监视一个(或多个) key ，如果在事务执行之前这个(或这些) key 被其他命令所改动，那么事务将被打断。

Redis客户端连接

Redis通过监听一个TCP端口或者Unix socket的方式来接收来自客户端的连接，当一个留连接建立后，Redis内部会进行以下一些操作：

首先，客户端socket会被设置为非阻塞模式，因为Redis在网络事件处理上采用的是非阻塞多路复用模型
然后为这个socket设置TCP_NODELAY属性，禁用Nagle算法
然后创建一个可读的文件事件用于监听这个客户端socket的数据发送

客户端命令：

1	CLIENT LIST	返回连接到 redis 服务的客户端列表
2	CLIENT SETNAME	设置当前连接的名称
3	CLIENT GETNAME	获取通过 CLIENT SETNAME 命令设置的服务名称
4	CLIENT PAUSE	挂起客户端连接，指定挂起的时间以毫秒计
5	CLIENT KILL	关闭客户端连接

Redis管道技术

Redis是一种基于客户端-服务端模型以及请求/响应协议的TCP服务。这意味着通常情况下一个请求会遵循以下步骤：

客户端向服务端发送一个查询请求，并监听socket返回，通常是以阻塞模式，等待服务端响应。
服务端处理命令，并将结果返回给客户端。

Redis管道技术可以在服务端未响应时，客户端可以继续向服务端发送请求，并最终一次性读取所有服务端的响应。

管道技术最显著的优势是提高了Redis服务的性能。

Redis分区

分区是分割数据到过个Redis实例的处理过程，因此每个实例只保存key的一个子集。

分区的优势

通过利用多台计算机内存的和值，允许我们构造更大的数据库。
通过多核和多台计算机，允许我们扩展计算能力；通过多台计算机和网络适配器，允许我们扩展网络带宽

分区的不足

Redis的一些特性到分区方面表现的不是很好：

涉及多个key的操作通常是不被支持的。举例来说话，当两个set映射到不同的Redis实例上时，你就不能对这两个set执行交集操作。
涉及多个key的Redis事务不能使用。
当使用分区时，数据处理较为复杂，比如你需要处理多个rdb/aof文件，并且从多个实例和主机备份持久化文件。
增加或删除容量也比较复杂。Redis集群大多数支持在运行时增加、删除节点的透明数据平衡的能力，但是类似于客户端分区，代理等其他系统则不支持这项特性，然而，一种叫做presharding的技术对此是有帮助的。

分区类型

Redis 有两种类型分区。假设有4个Redis实例 R0，R1，R2，R3，和类似user:1，user:2这样的表示用户的多个key，对既定的key有多种不同方式来选择这个key存放在哪个实例中。也就是说，有不同的系统来映射某个key到某个Redis服务。

范围分区

最简单的分区方式是按范围分区，就是映射一定范围的对象到特定的Redis实例。

比如，ID从0到10000的用户会保存到实例R0，ID从10001到 20000的用户会保存到R1，以此类推。

这种方式是可行的，并且在实际中使用，不足就是要有一个区间范围到实例的映射表。这个表要被管理，同时还需要各种对象的映射表，通常对Redis来说并非是好的方法。

哈希分区

另外一种分区方法是hash分区。这对任何key都适用，也无需是object_name:这种形式，像下面描述的一样简单：

用一个hash函数将key转换为一个数字，比如使用crc32 hash函数。对key foobar执行crc32(foobar)会输出类似93024922的整数。
对这个整数取模，将其转化为0-3之间的数字，就可以将这个整数映射到4个Redis实例中的一个了。93024922 % 4 = 2，就是说key foobar应该被存到R2实例中。注意：取模操作是取除的余数，通常在多种编程语言中用%操作符实现。