简述 NoSQL 和NoSQL 中的 Redis

引言

  Redis 是当前比较热门的 NoSQL 数据库产品之一，是一个开源的、使用 C 语言编写的、支持网络交互的、可基于内存也可持久化的高性能键值对 （Key-Value） 数据库（区别于 MySQL 的二维表格的形式存储） 。 它通过提供多种键值数据类型来适应不同场景下的存储需求，目前为止 Redis 支持的键值数据类型如下：字符串、列表（lists）、集合（sets）、有序集合（sorts sets）、哈希表（hashs）。

关于 NoSQL

1.什么是NoSQL

  NoSQL（Not Only SQL），指非关系型数据库。是为了解决大规模数据集合以及多种数据类型带来的问题，尤其是大数据应用难题。NoSQL 并没有一个统一的架构，各有所长。

2.常见的 NoSQL 以及其分类

i.常见的 NoSQL：

• Redis
• MongeDB
• HBase
• Membase
• Neo4j
• Cassandra
• CouchDB
• Riak

ii.NoSQL 的四大分类：

1.键值（Key-Value）存储数据库

 应用场景：内容缓存，主要用于处理大量数据的高访问负载,也用于一些日志系统等等。

 优点：查找速度快。这一类数据库主要会使用到一个哈希表，这个表中有一个特定的键和一个指针指向特定的数据。Key/value 模型对于 IT 系统来说，优势在于简单、易部署。如:Redis,Oracle BDB。

2.列存储数据库

 应用场景：分布式的文件系统，应对分布式存储的海量数据。

 优点：查找速度快，可扩展性强，更容易进行分布式扩展。键仍然存在，但是它们的特点是指向了多个列。这些列是由列家族来安排的。如：HBase, Riak, Cassandra。

3.文档型数据库

 应用场景：Web 应用（与 Key-Value 类似，Value 是结构化的，不同的是数据库能够了解 Value 的内容）。

 优点：数据结构要求不严格，表结构可变,不需要像关系型数据库一样需要预先定义表结构。文档型数据库可以看作是键值数据库的升级版，而且比键值数据库的查询效率更高。如: MongoDB,CouchDB。国内也有文档型数据库SequoiaDB,已经开源。

4.图形（Graph）数据库

 应用场景：社交网络，推荐系统等。专注于构建关系图谱。

 优点：利用图结构相关算法。比如最短路径寻址，N 度关系查找等。使用灵活的图形模型，并且能够扩展到多个服务器上。

3.NoSQL 与关系型数据库的优势与劣势对比

• 关系型数据库：

 优势：以完善的关系代数理论作为基础，有严格的标准，支持事务 ACID 属性，借助索引机制可以实现高效的查询，技术成熟，有专业公司的技术支持。

 劣势：可扩展性较差，无法较好支持海量数据存储，无法满足数据高并发的需求。

• NoSQL 数据库：

 优势：可以支持超大规模数据存储，灵活的数据模型可以很好地支持 Web 2.0 应用，具有强大的横向扩展能力等。

 劣势：缺乏数学理论基础，复杂查询性能不高，大都不能实现事务强一致性，很难实现数据完整性，技术尚不成熟，缺乏专业团队的技术支持，维护较困难等。

关于 Redis

官网：

https://redis.io/

Redis 是一种基于键值对（key-value）的 NoSQL 数据库。

1.Redis 的特点

i.性能高：

 Redis 的所有数据都存放在内存中，数据读写速度非常快，这是 Redis 性能高的最主要原因。

ii.原子性（支持事务）：

 Redis 的所有操作都是原子性的，同时 Redis 还支持对几个操作全并后的原子性执行，可以保证数据的准确性。

iii.支持多种数据结构：

 常见的有：string（字符串）；list（列表）；hash（哈希），set（集合：不重复，无序）；zset(有序集合 sorted set：不重复，有序)。

iv.支持持久化

 支持两种方式的持久化，RDB和AOF，可以把内存中的数据持久化到磁盘中。

v.支持集群

 从3.0版本开始支持。

vi.支持主从

 master-slave架构，可以实现负载均衡、高可用。

vii.官方推荐 Linux 系统且不支持 Windows 系统

 没关系，第三方版本支持 Windows 系统。

2.Redis 的特性

i.单进程

 Redis 的服务器程序采用的是单进程的模型来处理客户端的请求。作者之所以这么设计，主要是为了保证 redis 的快速，高效，如果涉及了多线程，就需要使用锁机制来解决并发问题，这样执行效率反而会打折扣。对读写等事件的响应是通过对 epoll 函数的包装来做到的。

 Redis 的实际处理速度完全依赖主进程的执行效率，假如同时有多个客户端并发访问服务器，则服务器处理能力在一定情况下将会下降。假如要提升服务器的并发能力，那么可以采用在单台机器上部署多个 redis 进程的方式。

ii.多数据库（ 16 个）

• Redis 每个数据库对外都是0开始递增的数字来命名，默认16个数据库，默认使用0号数据库，可以使用 select + 数字 来选择数据库。

• 可以使用命令：如 flushdb，清除某个数据库的数据。

• 多个数据库之间并不是完全独立的，可以使用命令：flushall，清空 redis 全部的数据。

• Redis 不支持自定义数据库名字，默认是： 0、1、2、3、4 ... 15，redis 索引都是从0开始的。

• Redis 不支持为每个数据库设置不同的访问密码（默认密码为空）。

3.Redis 的应用场景

i.数据缓存应用（最多使用）

缓存的两种形式：

页面缓存：第一次从数据库中读取，然后生成一个静态页面，以后所有的读取，只加载这个静态页面就可以了

数据缓存：由于一个页面有几种需要从不同的缓存中读取数据的模块，所以不适合使用页面缓存。

 为了提高用户的请求速度和降低服务器的负载，降低数据库的读写次数，将一些在短时间之内不会发生变化且被频繁访问热点数据，存放就到缓存中，其性能优于 Memcached。 （类似于 MyBatis 的缓存机制）

热点数据：数据库中数据被访问的频率是不均匀的，频繁被访问的数据称为热点数据((Hot Spot Data)

ii.排行榜系统

 Redis 提供了列表和有序集合数据结构，合理地使用这些数据结构可以很方便地构建各种排行榜系统。

iii.计数器应用

 利用 Redis 的原子性，可以轻松地使用Redis INCR (自增)和 DECR (自减)命令来构建计数系统,关键是不用担心数据库的并发性问题，一般用于网站访问统计。

iv.会话缓存应用

 分布式集群架构中的 session 分离。（代替 Session 会话，保存 Web 用户状态信息）

v.数据过期处理

 利用 Redis 支持的过期时间特性，可以定时清除过期数据，如定期活动（精确到毫秒）。

vi.消息队列

 Redis 支持消息/订阅模式，可以构建实时的消息队列，实现不同系统之间的实时交互通信，可用于秒杀、抢购、12306 等。