Redis高级特性

redis的事务（transaction）

转载：https://blog.csdn.net/fmwind/article/details/78065236 

redis中的事务是一组命令的集合。事务同命令一样都是redis的最小执行单元。一组事务中的命令要么都执行，要么都不执行。(例如：转账)

原理：

先将属于一个事务的命令发送给redis进行缓存，最后再让redis依次执行这些命令。

应用场景：

1. 一组命令必须同时都执行，或者都不执行。
2. 我们想要保证一组命令在执行的过程之中不被其它命令插入。

命令：

multi    //事务开始
.....
exec     //事务结束，开始执行事务中的命令
discard     //放弃事务

错误处理

1：语法错误：致命的错误，事务中的所有命令都不会执行

2：运行错误：不会影响事务中其他命令的执行

Redis 不支持回滚（roll back）

正因为redis不支持回滚功能，才使得redis在事务上可以保持简洁和快速。

watch命令

作用：监控一个或者多个键，当被监控的键值被修改后阻止之后的一个事务的执行。

但是不能保证其它客户端不修改这一键值，所以我们需要在事务执行失败后重新执行事务中的命令。

注意：执行完事务的exec命令之后，watch就会取消对所有键值的监控

unwatch：取消监控

 操作图示：

redis持久化（persistence）

redis支持两种方式的持久化，可以单独使用或者结合起来使用。

第一种：RDB方式（redis默认的持久化方式）

第二种：AOF方式

redis持久化之RDB

rdb方式的持久化是通过快照完成的，当符合一定条件时redis会自动将内存中的所有数据执行快照操作并存储到硬盘上。默认存储在dump.rdb文件中。(文件名在配置文件中dbfilename)

redis进行快照的时机（在配置文件redis.conf中）

save 900 1  //表示900秒内至少一个键被更改则进行快照。
save 300 10  //表示300秒内10条被更改则快照
save 60 10000  //60秒内10000条

Redis自动实现快照的过程

1、redis使用fork函数复制一份当前进程的副本(子进程)

2、父进程继续接收并处理客户端发来的命令，而子进程开始将内存中的数据写入硬盘中的临时文件

3、当子进程写入完所有数据后会用该临时文件替换旧的RDB文件，至此，一次快照操作完成。

注意：redis在进行快照的过程中不会修改RDB文件，只有快照结束后才会将旧的文件替换成新的，也就是说任何时候RDB文件都是完整的。

这就使得我们可以通过定时备份RDB文件来实现redis数据库的备份

RDB文件是经过压缩的二进制文件，占用的空间会小于内存中的数据，更加利于传输。

手动执行save或者bgsave命令让redis执行快照。

两个命令的区别在于，save是由主进程进行快照操作，会阻塞其它请求。bgsave是由redis执行fork函数复制出一个子进程来进行快照操作。

文件修复：

redis-check-dump

rdb的优缺点

优点：由于存储的有数据快照文件，恢复数据很方便。

缺点：会丢失最后一次快照以后更改的所有数据。

redis持久化之AOF

aof方式的持久化是通过日志文件的方式。默认情况下redis没有开启aof，可以通过参数appendonly参数开启。

appendonly yes

aof文件的保存位置和rdb文件的位置相同，都是dir参数设置的，默认的文件名是appendonly.aof，可以通过appendfilename参数修改

appendfilename appendonly.aof

redis写命令同步的时机

appendfsync always 每次都会执行
appendfsync everysec 默认 每秒执行一次同步操作（推荐，默认）
appendfsync no不主动进行同步，由操作系统来做，30秒一次

aof日志文件重写

auto-aof-rewrite-percentage 100(当目前aof文件大小超过上一次重写时的aof文件大小的百分之多少时会再次进行重写，如果之前没有重写，则以启动时的aof文件大小为依据)
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

手动执行bgrewriteaof进行重写

重写的过程只和内存中的数据有关，和之前的aof文件无关。

所谓的“重写”其实是一个有歧义的词语， 实际上， AOF 重写并不需要对原有的 AOF 文件进行任何写入和读取， 它针对的是数据库中键的当前值。

文件修复：

redis-check-aof

动态切换redis持久方式，从 RDB 切换到 AOF（支持Redis 2.2及以上）

CONFIG SET appendonly yes
CONFIG SET save ""（可选）

注意：

1、当redis启动时，如果rdb持久化和aof持久化都打开了，那么程序会优先使用aof方式来恢复数据集，因为aof方式所保存的数据通常是最完整的。如果aof文件丢失了，则启动之后数据库内容为空。

2、如果想把正在运行的redis数据库，从RDB切换到AOF，建议先使用动态切换方式，再修改配置文件，重启数据库。(不能自己修改配置文件，重启数据库，否则数据库中数据就为空了。)

redis中的config命令

使用config set可以动态设置参数信息，服务器重启之后就失效了。

config set appendonly yes
config set save "90 1 30 10 60 100"

使用config get可以查看所有可以使用config set命令设置的参数

config get *

使用config rewrite命令对启动 Redis 服务器时所指定的 redis.conf 文件进行改写(Redis 2.8 及以上版本才可以使用)，主要是把使用config set动态指定的命令保存到配置文件中。

config rewrite

注意：config rewrite命令对 redis.conf 文件的重写是原子性的， 并且是一致的： 如果重写出错或重写期间服务器崩溃， 那么重写失败， 原有 redis.conf 文件不会被修改。 如果重写成功， 那么 redis.conf 文件为重写后的新文件。

redis的安全策略

设置数据库密码

修改配置

requirepass password

验证密码

auth password

bind参数（可以让数据库只能在指定IP下访问）

bind 127.0.0.1

命令重命名

修改命令的名称

rename-command flushall cleanall

禁用命令 

rename-command flushall ""

redis工具

redis-cli  命令行

info/monitor(调试命令)

Redisclient（redis数据库可视化工具，不怎么实用）

http://www.oschina.net/news/53391/redisclient-1-0

http://www.oschina.net/news/55634/redisclient-2-0

 

redis info命令

以一种易于解释（parse）且易于阅读的格式，返回关于 Redis 服务器的各种信息和统计数值。

通过给定可选的参数 section ，可以让命令只返回某一部分的信息：

内容过多，详细参考

http://redisdoc.com/server/info.html

redis内存占用情况

测试情况：

100万个键值对（键是0到999999值是字符串“hello world”）在32位操作系统的笔记本上 用了100MB

使用64位的操作系统的话，相对来说占用的内存会多一点，这是因为64位的系统里指针占用了8个字节，但是64位系统也能支持更大的内存，所以运行大型的redis服务还是建议使用64位服务器

Redis实例最多存keys数

理论上Redis可以处理多达2的32次方的keys，并且在实际中进行了测试，每个实例至少存放了2亿5千万的keys

也可以说Redis的存储极限是系统中的可用内存值。

redis优化1

精简键名和键值

键名：尽量精简，但是也不能单纯为了节约空间而使用不易理解的键名。

键值：对于键值的数量固定的话可以使用0和1这样的数字来表示，（例如：male/female、right/wrong）

当业务场景不需要数据持久化时，关闭所有的持久化方式可以获得最佳的性能

内部编码优化（大家可以自己了解）

redis为每种数据类型都提供了两种内部编码方式，在不同的情况下redis会自动调整合适的编码方式。（如图所示）

 

SLOWLOG [get/reset/len]

slowlog-log-slower-than  //它决定要对执行时间大于多少微秒(microsecond，1秒 = 1,000,000 微秒)的命令进行记录
slowlog-max-len   //它决定 slowlog 最多能保存多少条日志

当发现redis性能下降的时候可以查看下是哪些命令导致的

redis优化2

修改linux内核内存分配策略

原因：

redis在运行过程中可能会出现下面问题

错误日志：

WARNING overcommit_memory is set to 0! Background save may fail under low memory condition. To fix this issue add 'vm.overcommit_memory = 1' to /etc/sysctl.conf and then reboot or run the command 'sysctl vm.overcommit_memory=1'

redis在备份数据的时候，会fork出一个子进程，理论上child进程所占用的内存和parent是一样的，比如parent占用的内存为8G，这个时候也要同样分配8G的内存给child,如果内存无法负担，往往会造成redis服务器的down机或者IO负载过高，效率下降。所以内存分配策略应该设置为 1（表示内核允许分配所有的物理内存，而不管当前的内存状态如何）。

内存分配策略有三种

可选值：0、1、2。

0， 表示内核将检查是否有足够的可用内存供应用进程使用；如果有足够的可用内存，内存申请允许；否则，内存申请失败，并把错误返回给应用进程。

1， 不管需要多少内存，都允许申请。

2， 只允许分配物理内存和交换内存的大小。(交换内存一般是物理内存的一半)

向/etc/sysctl.conf添加

vm.overcommit_memory = 1    //然后重启服务器

或者执行

sysctl vm.overcommit_memory=1   //立即生效

问题图示：

redis优化3

关闭Transparent Huge Pages(THP)

THP会造成内存锁影响redis性能，建议关闭

Transparent HugePages ：用来提高内存管理的性能
Transparent Huge Pages在32位的RHEL 6中是不支持的

使用root用户执行下面命令

echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled

把这条命令添加到这个文件中/etc/rc.local

redis优化4

修改linux中TCP 监听的最大容纳数量

在高并发环境下你需要一个高backlog值来避免慢客户端连接问题。注意Linux内核默默地将这个值减小到/proc/sys/net/core/somaxconn的值，所以需要确认增大somaxconn和tcp_max_syn_backlog两个值来达到想要的效果。

echo 511 > /proc/sys/net/core/somaxconn

注意：这个参数并不是限制redis的最大链接数。如果想限制redis的最大连接数需要修改maxclients，默认最大连接数为10000。

redis优化5

限制redis的内存大小

通过redis的info命令查看内存使用情况

如果不设置maxmemory或者设置为0，64位系统不限制内存，32位系统最多使用3GB内存。

修改配置文件中的maxmemory和maxmemory-policy

maxmemory：最大内存
maxmemory-policy：内存不足时,数据清除策略

如果可以确定数据总量不大，并且内存足够的情况下不需要限制redis使用的内存大小。如果数据量不可预估，并且内存也有限的话，尽量限制下redis使用的内存大小，这样可以避免redis使用swap分区或者出现OOM错误。

注意：如果不限制内存，当物理内存使用完之后，会使用swap分区，这样性能较低，如果限制了内存，当到达指定内存之后就不能添加数据了，否则会报OOM错误。可以设置maxmemory-policy，内存不足时删除数据。

拓展

used_memory是Redis使用的内存总量，它包含了实际缓存占用的内存和Redis自身运行所占用的内存（以字节（byte）为单位，其中used_memory_human上的数据和used_memory是一样的值，它以M为单位显示，仅为了方便阅读）。

如果一个Redis实例的内存使用率超过可用最大内存(used_memory >可用最大内存)，那么操作系统开始进行内存与swap空间交换，把内存中旧的或不再使用的内容写入硬盘上（硬盘上的这块空间叫Swap分区），以便腾出新的物理内存给新页或活动页(page)使用。

在硬盘上进行读写操作要比在内存上进行读写操作，时间上慢了近5个数量级，内存是0.1us(微秒)、而硬盘是10ms(毫秒)。如果Redis进程上发生内存交换，那么Redis和依赖Redis上数据的应用会受到严重的性能影响。 通过查看used_memory指标可知道Redis正在使用的内存情况，如果used_memory>可用最大内存，那就说明Redis实例正在进行内存交换或者已经内存交换完毕。管理员根据这个情况，执行相对应的应急措施。

排查方案：

若是在使用Redis期间没有开启rdb快照或aof持久化策略，那么缓存数据在Redis崩溃时就有丢失的危险。因为当Redis内存使用率超过可用内存的95%时，部分数据开始在内存与swap空间来回交换，这时就可能有丢失数据的危险。

当开启并触发快照功能时，Redis会fork一个子进程把当前内存中的数据完全复制一份写入到硬盘上。因此若是当前使用内存超过可用内存的45%时触发快照功能，那么此时进行的内存交换会变的非常危险(可能会丢失数据)。 倘若在这个时候实例上有大量频繁的更新操作，问题会变得更加严重。

通过减少Redis的内存占用率，来避免这样的问题，或者使用下面的技巧来避免内存交换发生：

1、尽可能的使用Hash数据结构。因为Redis在储存小于100个字段的Hash结构上，其存储效率是非常高的。所以在不需要集合(set)操作或list的push/pop操作的时候，尽可能的使用Hash结构。比如，在一个web应用程序中，需要存储一个对象表示用户信息，使用单个key表示一个用户，其每个属性存储在Hash的字段里，这样要比给每个属性单独设置一个key-value要高效的多。 通常情况下倘若有数据使用string结构，用多个key存储时，那么应该转换成单key多字段的Hash结构。 如上述例子中介绍的Hash结构应包含，单个对象的属性或者单个用户各种各样的资料。Hash结构的操作命令是HSET(key, fields, value)和HGET(key, field)，使用它可以存储或从Hash中取出指定的字段。

2、设置key的过期时间。一个减少内存使用率的简单方法就是，每当存储对象时确保设置key的过期时间。倘若key在明确的时间周期内使用或者旧key不大可能被使用时，就可以用Redis过期时间命令(expire,expireat, pexpire, pexpireat)去设置过期时间，这样Redis会在key过期时自动删除key。 假如你知道每秒钟有多少个新key-value被创建，那可以调整key的存活时间，并指定阀值去限制Redis使用的最大内存。

3、回收key。在Redis配置文件中(一般叫Redis.conf)，通过设置“maxmemory”属性的值可以限制Redis最大使用的内存，修改后重启实例生效。也可以使用客户端命令config set maxmemory 去修改值，这个命令是立即生效的，但会在重启后会失效，需要使用config rewrite命令去刷新配置文件。 若是启用了Redis快照功能，应该设置“maxmemory”值为系统可使用内存的45%，因为快照时需要一倍的内存来复制整个数据集，也就是说如果当前已使用45%，在快照期间会变成95%(45%+45%+5%)，其中5%是预留给其他的开销。 如果没开启快照功能，maxmemory最高能设置为系统可用内存的95%。

当内存使用达到设置的最大阀值时，需要选择一种key的回收策略，可在Redis.conf配置文件中修改“maxmemory-policy”属性值。 若是Redis数据集中的key都设置了过期时间，那么“volatile-ttl”策略是比较好的选择。但如果key在达到最大内存限制时没能够迅速过期，或者根本没有设置过期时间。那么设置为“allkeys-lru”值比较合适，它允许Redis从整个数据集中挑选最近最少使用的key进行删除(LRU淘汰算法)。Redis还提供了一些其他淘汰策略，如下：

volatile-lru： 使用LRU算法从已设置过期时间的数据集合中淘汰数据。
volatile-ttl：从已设置过期时间的数据集合中挑选即将过期的数据淘汰。
volatile-random：从已设置过期时间的数据集合中随机挑选数据淘汰。
allkeys-lru：使用LRU算法从所有数据集合中淘汰数据。
allkeys-random：从数据集合中任意选择数据淘汰
no-enviction：禁止淘汰数据。

通过设置maxmemory为系统可用内存的45%或95%(取决于持久化策略)和设置“maxmemory-policy”为“volatile-ttl”或“allkeys-lru”(取决于过期设置)，可以比较准确的限制Redis最大内存使用率，在绝大多数场景下使用这2种方式可确保Redis不会进行内存交换。倘若你担心由于限制了内存使用率导致丢失数据的话，可以设置noneviction值禁止淘汰数据。

redis优化6

Redis是个单线程模型，客户端过来的命令是按照顺序执行的，所以想要一次添加多条数据的时候可以使用管道，或者使用一次可以添加多条数据的命令，例如：

 

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