NoSQL之Redis配置与优化

标签：存储 NoSQL 数据 Redis 数据库 redis 6379 优化

一、数据库类型

1. 关系型数据库

关系型数据库是一个结构化的数据库，创建在关系模型 (二维表格模型) 基础上，一般面向于记录。 SQL语句 (标准数据查询语言) 就是一种基于关系型数据库的语言，用于执行对关系型数据库中数据的检索和操作。主流的关系型数据库包括Oracle、MySQL、SQL Server、Microsoft Access、DB2等。以上数据库在使用的时候必须先建库建表设计表结构，然后存储数据的时候按表结构去存，如果数据与表结构不匹配就会存储失败。

2. 非关系型数据库

NoSQL(NoSQL = Not Only SQL )，意思是“不仅仅是 SQL”，是非关系型数据库的总称。
除了主流的关系型数据库外的数据库，都认为是非关系型。
不需要预先建库建表定义数据存储表结构，每条记录可以有不同的数据类型和字段个数（比如微信群聊里的文字、图片、视频、音乐等）。
主流的 NoSQL 数据库有 Redis、MongBD、Hbase、Memcached 等。

3. 关系型与非关系型数据库的区别

（1）数据存储方式不同
关系型和非关系型数据库的主要差异是数据存储的方式。关系型数据天然就是表格式的，因此存储在数据表的行和列中。数据表可以彼此关联协作存储，也很容易提取数据。
与其相反，非关系型数据不适合存储在数据表的行和列中，而是大块组合在一起。非关系型数据通常存储在数据集中，就像文档、键值对或者图结构。你的数据及其特性是选择数据存储和提取方式的首要影响因素。

（2）扩展方式不同
SQL和NoSQL数据库最大的差别可能是在扩展方式上，要支持日益增长的需求当然要扩展。
要支持更多并发量，SQL数据库是纵向扩展，也就是说提高处理能力，使用速度更快速的计算机，这样处理相同的数据集就更快了。因为数据存储在关系表中，操作的性能瓶颈可能涉及很多克服。虽然SQL数据库有很大扩展空间，但最终肯定会达到纵向扩展的上限个表，这都需要通过提高计算机性能来。
而NoSQL数据库是横向扩展的。因为非关系型数据存储天然就是分布式的，NoSQL数据库的扩展可以通过给资源池添加更多普通的数据库服务器(节点)来分担负载。
关系型：纵向比如说硬件中添加内存
非关型：横向天然分布式

（3）对事务性的支持不同
如果数据操作需要高事务性或者复杂数据查询需要控制执行计划，那么传统的SQL数据库从性能和稳定性方面考虑是你的最佳选择。SQL数据库支持对事务原子性细粒度控制，并且易于回滚事务。
虽然NoSQL数据库也可以使用事务操作，但稳定性方面没法和关系型数据库比较，所以它们真正闪亮的价值是在操作的扩展性和大数据量处理方面。

二、 Redis数据库

1. 什么是Redis

Redis（Remote Dictionary Server）是一个使用 C 语言编写的，高性能非关系型的键值对数据库。与传统数据库不同的是，Redis 的数据是存在内存中的，所以读写速度非常快，被广泛应用于缓存方向。Redis可以将数据写入磁盘中，保证了数据的安全不丢失，而且Redis的操作是原子性的。

2. Redis淘汰机制与命令机制

淘汰机制：在内存负载高于限制，有限淘汰（删除）一些在最近时期没有被访问到的数据。

命中机制：比如100条数据读20条，通过LRU算法，相当于20条记录频繁访问。

3. Redis优缺点

优点：

具有极高的数据读写速度：数据读取的速度最高可达110000次/s ,写入速度最高可达81000次/s
支持丰富的数据类型：包括String、Hash、List、Set、ZSet等
支持数据的持久性：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
原子性：Redis所有操作都是原子性的
支持数据备份：即 master-salve 模式的数据备份

缺点：

对结构化查询的支持比较差。
数据库容量受到物理内存的限制，不适合用作海量数据的高性能读写，因此Redis适合的场景主要局限在较小数据量的操作。
Redis 较难支持在线扩容，在集群容量达到上限时在线扩容会变得很复杂。

4. Redis为什么这么快？

基于内存：Redis是使用内存存储，没有磁盘IO上的开销。数据存在内存中，读写速度快。
IO多路复用模型：Redis 采用 IO 多路复用技术。Redis 使用单线程来轮询描述符，将数据库的操作都转换成了事件，不在网络I/O上浪费过多的时间。
高效的数据结构：Redis 每种数据类型底层都做了优化，目的就是为了追求更快的速度。核心模块为单线程，减少了锁竞争，以及频繁创建和销毁线程的代价，减少了线程上下文切换的消耗。

5. 部署Redis数据库

 1 systemctl stop firewalld    #关闭防火墙
 2 setenforce 0                    #关闭安全防护模块    
 3 yum install -y   gcc  gcc-c++ make 
 4 #安装工具
 5 cd /opt 
 6 #进入opt目录将软件包上传
 7 tar  zxvf  redis-5.0.7.tar
 8 #解压安装包
 9 cd /opt/redis-5.0.7
10 #进入解压的文件夹中
11 make 
12 #将源代码转换成二进制
13  make prefix=/usr/local/redis install
14 #安装进硬盘，永久保存在硬盘上 指定安装目录到/usr/local/redis
15 cd /opt/redis-5.0.7/utils 
16 #进入到安装目录执行安装脚步
17 ./install_server.sh
18 #执行安装脚步
19 Please select the redis port for this instance: [6379]
20 #第一个是询问设置redis端口不设置直接回车则默认是6379
21 Please select the redis config file name [/etc/redis/6379.conf]
22 #第二个询问设置redis主配置文件路径，不设置直接回车则是/etc/redis/6379.conf此文件
23 Please select the redis log file name [/var/log/redis_6379.log]
24 #第三个询问设置redis日志文件位置，不设置直接回车是/var/log/redis_6379.log文件
25 Please select the data directory for this instance [/var/lib/redis/6379]
26 #第四个询问设置管理redis的文件路径不设置直接回车是/var/log/redis_6379.log文件
27 Please select the redis executable path [/usr/local/bin/redis-server]
28 #若设置则直接填写，比如设置为/usr/local/redis/bin/redis-server。
29 Is this ok? Then press ENTER to go on or Ctrl-C to abort.
30 #询问是否配置完成确认安装，回车表示配置完成确认安装，Ctrl-C终止安装
31 netstat  -antp |grep redis
32 #安装完成后redis是自动启动的。查询是否有redis进程有则安装成功
33 ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/
34 #把redis的可执行程序文件放入路径环境变量的目录中便于系统识别即可以在任何位置使用此文件内命令

6. Redis命令工具

redis-server：用于启动 Redis 的工具
redis-benchmark：用于检测 Redis 在本机的运行效率
redis-check-aof：修复 AOF 持久化文件
redis-check-rdb：修复 RDB 持久化文件
redis-cli：Redis 命令行工具

（1）redis-cli 命令行工具

语法：redis-cli -h host -p port -a password
-h ：指定远程主机
-p ：指定 Redis 服务的端口号
-a ：指定密码，未设置数据库密码可以省略-a 选项
若不添加任何选项表示，则使用 127.0.0.1:6379 连接本机上的 Redis 数据库

（2）redis-benchmark 测试工具

redis-benchmark 是官方自带的 Redis 性能测试工具，可以有效的测试 Redis 服务的性能。
基本的测试语法：redis-benchmark [选项] [选项值]。
-h ：指定服务器主机名。
-p ：指定服务器端口。
-s ：指定服务器 socket
-c ：指定并发连接数。 
-n ：指定请求数。
-d ：以字节的形式指定 SET/GET 值的数据大小。
-k ：1=keep alive 0=reconnect 。
-r ：SET/GET/INCR 使用随机 key, SADD 使用随机值。
-P ：通过管道传输<numreq>请求。
-q ：强制退出 redis。仅显示 query/sec 值。
--csv ：以 CSV 格式输出。
-l ：生成循环，永久执行测试。
-t ：仅运行以逗号分隔的测试命令列表。
-I ：Idle 模式。仅打开 N 个 idle 连接并等待。

1 redis-benchmark -h 192.168.10.23 -p 6379 -c 100 -n 100000
2 #向 IP 地址为 192.168.10.23、端口为 6379 的 Redis 服务器发送 100 个并发连接与 100000 个请求测试性能
3 
4 redis-benchmark -h 192.168.10.161 -p 6379 -q -d 100
5 #测试存取大小为 100 字节的数据包的性能
6 
7 redis-benchmark -t set,lpush -n 100000 -q
8 #测试本机上 Redis 服务在进行 set 与 lpush 操作时的性能

7.五大数据类型

String：String是 redis 最基本的类型，最大能存储 512MB 的数据，String类型是二进制安全的，即可以存储任何数据、比如数字、图片、序列化对象等。默认是此数据类型

List：列表的元素类型为string，按照插入顺序排序，在列表的头部或尾部添加元素

Hash(散列类型)：hash用于存储对象。可以采用这样的命名方式(hash格式):对象类别和ID构成键名，使用字段表示对象的属性，而字段值则存储属性值。

set：无序集合，元素类型为string类型，元素具有唯一性，不允许存在重复的成员。多个集合类型之间可以进行并集、交集和差集运算

sorted set：a、有序集合，元素类型为Sting，元素具有唯一性，不能重复。b、每个元素都会关联–个double类型的分数score(表示权重)，可以通过权重的大小排序，元素的score可以相同。