一文入門Redis

• 一文入門Redis
  • 一、Redis簡介
  • 二、常用資料型別
    • 1、String（字串）
    • 2、Hash（雜湊）
    • 3、List（列表）
    • 4、Set（集合）
    • 5、Zset（有序集合）
  • 三、持久化
    • 1、持久化流程
    • 2、RDB
      • 2.1、原理
      • 2.2、觸發方式
        • 1、save
        • 2、bgsave
      • 2.3、優缺點
    • 3、AOF
      • 3.1、原理
      • 3.2、配置
      • 3.2、優缺點
      • 4、如何選擇持久化方式？

一、Redis簡介

Redis:REmote DIctionary Server(遠端字典服務)。是一款使用C語言編寫的、開源的、基於記憶體的、高效能的、可持久化的非關係型Key-Value資料庫。

二、常用資料型別

1、String（字串）

string是redis最基本的資料型別，一個key對應一個value。string型別是二進位制安全的，可以包含任何資料，包括圖片、序列化的物件等，最大儲存512MB。

常用命令：

2、Hash（雜湊）

hash是一個string型別的field和value的對映表，key 還是key，但是value是多個鍵值對（key-value），比較適合儲存物件。

常用命令：

3、List（列表）

list 列表，它是簡單的字串列表，按照插入順序排序，你可以新增一個元素到列表的頭部（左邊）或者尾部（右邊），它的底層實際上是個連結串列。有序、可以重複。

常用命令：

4、Set（集合）

set 是 string 型別的無序集合。無序、不可重複

常用命令：

5、Zset（有序集合）

Redis 有序集合和集合一樣也是 string 型別元素的集合,且不允許重複的成員。

不同的是每個元素都會關聯一個 double 型別的分數。redis 正是通過分數來為集合中的成員進行從小到大的排序。

有序集合的成員是唯一的,但分數(score)卻可以重複。

三、持久化

Redis 是一個記憶體資料庫將資料庫中的內容儲存在記憶體中，這與傳統的MySQL等關係型資料庫直接將內容儲存到硬碟中相比，記憶體資料庫的讀寫效率比傳統資料庫要快的多（記憶體的讀寫效率遠遠大於硬碟的讀寫效率），這也是Redis如此之快的原因。但是儲存在記憶體中也隨之帶來了一個缺點，一旦斷電或者宕機，那麼記憶體資料庫中的資料將會全部丟失。

為了解決這個缺點，Redis提供了將記憶體資料持久化到硬碟，以及用持久化檔案來恢復資料庫資料的功能。Redis 支援兩種形式的持久化，分別是RDB(Redis DataBase)和AOF(Append Only File)。

1、持久化流程

1. 客戶端向服務端傳送寫操作(資料在客戶端的記憶體中)。
2. 資料庫服務端接收到寫請求的資料(資料在服務端的記憶體中)。
3. 服務端呼叫write這個系統呼叫，將資料往磁碟上寫(資料在系統記憶體的緩衝區中)。
4. 作業系統將緩衝區中的資料轉移到磁碟控制器上(資料在磁碟快取中)。
5. 磁碟控制器將資料寫到磁碟的物理介質中(資料真正落到磁碟上)。

這5個過程是在理想條件下一個正常的儲存流程，但是在大多數情況下，我們的機器等等都會有各種各樣的故障，這裡劃分了兩種情況：

1. Redis資料庫發生故障，只要在上面的第三步執行完畢，那麼就可以持久化儲存，剩下的兩步由作業系統替我們完成。
2. 作業系統發生故障，必須上面5步都完成才可以。

2、RDB

RDB持久化是指在指定的時間間隔內將記憶體中的資料集快照寫入磁碟。即將記憶體中資料以快照的方式寫入到二進位制檔案中,預設的檔名為dump.rdb。

將備份檔案 (dump.rdb) 移動到 redis 安裝目錄並啟動服務即可回覆資料，redis就會自動載入檔案資料至記憶體了。Redis 伺服器在載入 RDB 檔案期間，會一直處於阻塞狀態，直到載入工作完成為止。

2.1、原理

把當前記憶體中的資料集快照寫入磁碟，也就是 Snapshot 快照（資料庫中所有鍵值對資料）。恢復時是將快照檔案直接讀到記憶體裡。也是Redis預設的持久化方式。

2.2、觸發方式

1、save

該命令會阻塞當前Redis伺服器，執行save命令期間，Redis不能處理其他命令，直到RDB過程完成為止。執行完成時候如果存在老的RDB檔案，就把新的替代掉舊的。我們的客戶端可能都是幾萬或者是幾十萬，這種方式顯然不可取。

“save m n”：表示m秒內資料集存在n次修改時，自動觸發bgsave。

redis.conf中預設配置：

save 900 1：表示900 秒內如果至少有 1 個 key 的值變化，則儲存
save 300 10：表示300 秒內如果至少有 10 個 key 的值變化，則儲存
save 60 10000：表示60 秒內如果至少有 10000 個 key 的值變化，則儲存

2、bgsave

執行該命令時，Redis會在後臺非同步進行快照操作，快照同時還可以響應客戶端請求。

具體操作是Redis程序執行fork操作建立子程序，RDB持久化過程由子程序負責，完成後自動結束。阻塞只發生在fork階段，一般時間很短。基本上 Redis 內部所有的RDB操作都是採用 bgsave 命令。

2.3、優缺點

• 優點

  1.RDB是一個非常緊湊(compact)的檔案，它儲存了redis 在某個時間點上的資料集。這種檔案非常適合用於進行備份和災難恢復。

  2.生成RDB檔案的時候，redis主程序會fork()一個子程序來處理所有儲存工作，主程序不需要進行任何磁碟IO操作。

  3.RDB 在恢復大資料集時的速度比 AOF 的恢復速度要快。

• 缺點

  1.RDB方式資料沒辦法做到實時持久化/秒級持久化。因為bgsave每次執行都要執行fork操作建立子程序，屬於重量級操作，如果不採用壓縮演算法(記憶體中的資料被克隆了一份，大致2倍的膨脹性需要考慮)，頻繁執行成本過高(影響效能)

  2.RDB檔案使用特定二進位制格式儲存，Redis版本演進過程中有多個格式的RDB版本，存在老版本Redis服務無法相容新版RDB格式的問題(版本不相容)

  3.在一定間隔時間做一次備份，所以如果redis意外down掉的話，就會丟失最後一次快照後的所有修改(資料有丟失)

3、AOF

全量備份總是耗時的，AOF是一種更加高效的方式，工作機制很簡單，redis會將每一個收到的寫命令都通過write函式追加到檔案中。通俗的理解就是日誌記錄。

3.1、原理

通過儲存Redis伺服器所執行的寫命令來記錄資料庫狀態。

比如對於如下命令

set str1 "123"
sadd str2 "1" "2" "3"
lpush str3 "1" "2" "3"

RDB 持久化方式就是將 str1,str2,str3 這三個鍵值對儲存到 RDB檔案中，而 AOF 持久化則是將執行的 set,sadd,lpush 三個命令儲存到 AOF 檔案中。

3.2、配置

在redis.conf中，

• appendonly：預設值no，也就是說redis 預設使用的是rdb方式持久化，如果想要開啟 AOF 持久化方式，需要將 appendonly 修改為 yes。
• appendfilename ：aof檔名，預設是"appendonly.aof"
• appendfsync：aof持久化策略的配置：
  1. no表示不執行fsync，由作業系統保證資料同步到磁碟，速度最快，但是不太安全；
  2. always表示每次寫入都執行fsync，以保證資料同步到磁碟，效率很低；
  3. everysec表示每秒執行一次fsync，可能會導致丟失這1s資料。通常選擇 everysec ，兼顧安全性和效率。

3.2、優缺點

• 優點

  1.AOF可以更好的保護資料不丟失，一般AOF會每隔1秒，通過一個後臺執行緒執行一次fsync操作，最多丟失1秒鐘的資料。

  2.AOF日誌檔案的命令通過非常可讀的方式進行記錄，這個特性非常適合做災難性的誤刪除的緊急恢復。例如，如果我們不小心錯用了 FLUSHALL 命令，在重寫還沒進行時，我們可以手工將最後的 FLUSHALL 命令去掉，然後再使用 AOF 來恢復資料。

• 缺點

  1.對於具有相同資料的的 Redis，AOF 檔案通常會比 RDF 檔案體積更大。（當AOF檔案的大小超過所設定的閾值時，Redis就會啟動AOF檔案的內容壓縮，只保留可以恢復資料的最小指令集）

  2.RDB 使用快照的形式來持久化整個 Redis 資料，而 AOF 只是將每次執行的命令追加到 AOF 檔案中，因此從理論上說，RDB 比 AOF 方式更健壯。官方文件也指出，AOF 的確也存在一些 BUG，這些 BUG 在 RDB 沒有存在。

4、如何選擇持久化方式？

如果可以忍受一小段時間內資料的丟失，毫無疑問使用 RDB 是最好的，定時生成 RDB 快照（snapshot）非常便於進行資料庫備份， 並且 RDB 恢復資料集的速度也要比 AOF 恢復的速度要快，而且使用 RDB 還可以避免 AOF 一些隱藏的 bug；否則就使用 AOF 重寫。但是一般情況下建議不要單獨使用某一種持久化機制，而是應該兩種一起用，在這種情況下,當redis重啟的時候會優先載入AOF檔案來恢復原始的資料，因為在通常情況下AOF檔案儲存的資料集要比RDB檔案儲存的資料集要完整。Redis後期官方可能都有將兩種持久化方式整合為一種持久化模型。

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