redis 数据类型以及应用场景简介

逃离我推掉我的手 2022-07-15 04:11 193阅读 0赞

1，Redis

## 丰富的数据结构（Data Structures） ##

### 字符串（String） ###

Redis字符串能包含任意类型的数据  
一个字符串类型的值最多能存储512M字节的内容  
利用INCR命令簇（INCR, DECR, INCRBY）来把字符串当作原子计数器使用  
使用APPEND命令在字符串后添加内容

### 列表（List） ###

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：LPUSH）或者尾部（右边：RPUSH）  
一个列表最多可以包含232-1个元素（4294967295，每个表超过40亿个元素）  
在社交网络中建立一个时间线模型，使用LPUSH去添加新的元素到用户时间线中，使用LRANGE去检索一些最近插入的条目  
你可以同时使用LPUSH和LTRIM去创建一个永远不会超过指定元素数目的列表并同时记住最后的N个元素  
列表可以用来当作消息传递的基元（primitive），例如，众所周知的用来创建后台任务的Resque Ruby库

### 集合（Set） ###

Redis集合是一个无序的，不允许相同成员存在的字符串合集（Uniq操作，获取某段时间所有数据排重值）  
支持一些服务端的命令从现有的集合出发去进行集合运算，如合并（并集：union）,求交(交集：intersection)，差集, 找出不同元素的操作（共同好友、二度好友）  
用集合跟踪一个独特的事。想要知道所有访问某个博客文章的独立IP？只要每次都用SADD来处理一个页面访问。那么你可以肯定重复的IP是不会插入的（ 利用唯一性，可以统计访问网站的所有独立IP）  
Redis集合能很好的表示关系。你可以创建一个tagging系统，然后用集合来代表单个tag。接下来你可以用SADD命令把所有拥有tag的对象的所有ID添加进集合，这样来表示这个特定的tag。如果你想要同时有3个不同tag的所有对象的所有ID，那么你需要使用SINTER  
使用SPOP或者SRANDMEMBER命令随机地获取元素

### 哈希（Hashes） ###

Redis Hashes是字符串字段和字符串值之间的映射  
尽管Hashes主要用来表示对象，但它们也能够存储许多元素

### 有序集合（Sorted Sets） ###

Redis有序集合和Redis集合类似，是不包含相同字符串的合集  
每个有序集合的成员都关联着一个评分，这个评分用于把有序集合中的成员按最低分到最高分排列（排行榜应用，取TOP N操作）  
使用有序集合，你可以非常快地（O(log(N))）完成添加，删除和更新元素的操作  
元素是在插入时就排好序的，所以很快地通过评分(score)或者位次(position)获得一个范围的元素（需要精准设定过期时间的应用）  
轻易地访问任何你需要的东西: 有序的元素，快速的存在性测试，快速访问集合中间元素  
在一个巨型在线游戏中建立一个排行榜，每当有新的记录产生时，使用ZADD 来更新它。你可以用ZRANGE轻松地获取排名靠前的用户， 你也可以提供一个用户名，然后用ZRANK获取他在排行榜中的名次。 同时使用ZRANK和ZRANGE你可以获得与指定用户有相同分数的用户名单。 所有这些操作都非常迅速  
有序集合通常用来索引存储在Redis中的数据。 例如：如果你有很多的hash来表示用户，那么你可以使用一个有序集合，这个集合的年龄字段用来当作评分，用户ID当作值。用ZRANGEBYSCORE可以简单快速地检索到给定年龄段的所有用户

### 复制（Replication, Redis复制很简单易用，它通过配置允许slave Redis Servers或者Master Servers的复制品） ###

一个Master可以有多个Slaves  
Slaves能通过接口其他slave的链接，除了可以接受同一个master下面slaves的链接以外，还可以接受同一个结构图中的其他slaves的链接  
redis复制是在master段是非阻塞的，这就意味着master在同一个或多个slave端执行同步的时候还可以接受查询  
复制在slave端也是非阻塞的，假设你在redis.conf中配置redis这个功能，当slave在执行的新的同步时，它仍可以用旧的数据信息来提供查询，否则，你可以配置当redis slaves去master失去联系是，slave会给发送一个客户端错误  
为了有多个slaves可以做只读查询，复制可以重复2次，甚至多次，具有可扩展性（例如：slaves对话与重复的排序操作，有多份数据冗余就相对简单了）  
他可以利用复制去避免在master端保存数据，只要对master端redis.conf进行配置，就可以避免保存（所有的保存操作），然后通过slave的链接，来实时的保存在slave端

### LRU过期处理（Eviction） ###

EVAL 和 EVALSHA 命令是从 Redis 2.6.0 版本开始的，使用内置的 Lua 解释器，可以对 Lua 脚本进行求值  
Redis 使用单个 Lua 解释器去运行所有脚本，并且， Redis 也保证脚本会以原子性(atomic)的方式执行： 当某个脚本正在运行的时候，不会有其他脚本或 Redis 命令被执行。 这和使用 MULTI / EXEC 包围的事务很类似。 在其他别的客户端看来，脚本的效果(effect)要么是不可见的(not visible)，要么就是已完成的(already completed)  
LRU过期处理（Eviction）  
Redis允许为每一个key设置不同的过期时间，当它们到期时将自动从服务器上删除（EXPIRE）

### 事务 ###

MULTI 、 EXEC 、 DISCARD 和 WATCH 是 Redis 事务的基础  
事务是一个单独的隔离操作：事务中的所有命令都会序列化、按顺序地执行。事务在执行的过程中，不会被其他客户端发送来的命令请求所打断  
事务中的命令要么全部被执行，要么全部都不执行，EXEC 命令负责触发并执行事务中的所有命令  
Redis 的 Transactions 提供的并不是严格的 ACID 的事务  
Transactions 还是提供了基本的命令打包执行的功能： 可以保证一连串的命令是顺序在一起执行的，中间有会有其它客户端命令插进来执行  
Redis 还提供了一个 Watch 功能，你可以对一个 key 进行 Watch，然后再执行 Transactions，在这过程中，如果这个 Watched 的值进行了修改，那么这个 Transactions 会发现并拒绝执行

### 数据持久化 ###

#### RDB ####

*  特点  
    RDB持久化方式能够在指定的时间间隔能对你的数据进行快照存储
 *  优点  
    RDB是一个非常紧凑的文件,它保存了某个时间点得数据集,非常适用于数据集的备份  
    RDB是一个紧凑的单一文件, 非常适用于灾难恢复  
    RDB在保存RDB文件时父进程唯一需要做的就是fork出一个子进程,接下来的工作全部由子进程来做，父进程不需要再做其他IO操作，所以RDB持久化方式可以最大化redis的性能  
    与AOF相比,在恢复大的数据集的时候，RDB方式会更快一些
 *  缺点  
    如果你希望在redis意外停止工作（例如电源中断）的情况下丢失的数据最少的话，那么RDB不适合，Redis要完整的保存整个数据集是一个比较繁重的工作  
    RDB 需要经常fork子进程来保存数据集到硬盘上,当数据集比较大的时候,fork的过程是非常耗时的,可能会导致Redis在一些毫秒级内不能响应客户端的请求.如果数据集巨大并且CPU性能不是很好的情况下,这种情况会持续1秒,AOF也需要fork,但是你可以调节重写日志文件的频率来提高数据集的耐久度

#### AOF ####

*  特点  
    AOF持久化方式记录每次对服务器写的操作  
    redis重启的时候会优先载入AOF文件来恢复原始的数据,因为在通常情况下AOF文件保存的数据集要比RDB文件保存的数据集要完整
 *  优点  
    使用AOF 会让你的Redis更加耐久: 你可以使用不同的fsync策略：无fsync,每秒fsync,每次写的时候fsync  
    AOF文件是一个只进行追加的日志文件,所以不需要写入seek  
    Redis 可以在 AOF 文件体积变得过大时，自动地在后台对 AOF 进行重写  
    AOF 文件有序地保存了对数据库执行的所有写入操作， 这些写入操作以 Redis 协议的格式保存， 因此 AOF 文件的内容非常容易被人读懂， 对文件进行分析（parse）也很轻松。导出（export） AOF 文件也非常简单
 *  缺点  
    对于相同的数据集来说，AOF 文件的体积通常要大于 RDB 文件的体积  
    根据所使用的 fsync 策略，AOF 的速度可能会慢于 RDB

#### 选择 ####

同时使用两种持久化功能

## 分布式 ##

Redis Cluster （Redis 3版本）

### Keepalived ###

当Master挂了后，VIP漂移到Slave；Slave 上keepalived 通知redis 执行：slaveof no one ,开始提供业务  
当Master起来后，VIP 地址不变，Master的keepalived 通知redis 执行slaveof slave IP host，开始作为从同步数据  
依次类推

### Twemproxy ###

快、轻量级、减少后端Cache Server连接数、易配置、支持ketama、modula、random、常用hash 分片算法  
对于客户端而言，redis集群是透明的，客户端简单，遍于动态扩容  
Proxy为单点、处理一致性hash时，集群节点可用性检测不存在脑裂问题  
高性能，CPU密集型，而redis节点集群多CPU资源冗余，可部署在redis节点集群上，不需要额外设备

## 高可用（HA） ##

### Redis Sentinel（redis自带的集群管理工具 ） ###

监控（Monitoring）： Redis Sentinel实时监控主服务器和从服务器运行状态  
提醒（Notification）：当被监控的某个 Redis 服务器出现问题时， Redis Sentinel 可以向系统管理员发送通知， 也可以通过 API 向其他程序发送通知  
自动故障转移（Automatic failover）： 当一个主服务器不能正常工作时，Redis Sentinel 可以将一个从服务器升级为主服务器， 并对其他从服务器进行配置，让它们使用新的主服务器。当应用程序连接到 Redis 服务器时， Redis Sentinel会告之新的主服务器地址和端口

### 单M-S结构 ###

单M-S结构特点是在Master服务器中配置Master Redis（Redis-1M）和Master Sentinel（Sentinel-1M）  
Slave服务器中配置Slave Redis（Redis-1S）和Slave Sentinel（Sentinel-1S）  
其中 Master Redis可以提供读写服务，但是Slave Redis只能提供只读服务。因此，在业务压力比较大的情况下，可以选择将只读业务放在Slave Redis中进行

### 双M-S结构 ###

双M-S结构的特点是在每台服务器上配置一个Master Redis，同时部署一个Slave Redis。由两个Redis Sentinel同时对4个Redis进行监控。两个Master Redis可以同时对应用程序提供读写服务，即便其中一个服务器出现故障，另一个服务器也可以同时运行两个Master Redis提供读写服务  
缺点是两个Master redis之间无法实现数据共享，不适合存在大量用户数据关联的应用使用

### 单M-S结构和双M-S结构比较 ###

单M-S结构适用于不同用户数据存在关联，但应用可以实现读写分离的业务模式。Master主要提供写操作，Slave主要提供读操作，充分利用硬件资源  
双（多）M-S结构适用于用户间不存在或者存在较少的数据关联的业务模式，读写效率是单M-S的两（多）倍，但要求故障时单台服务器能够承担两个Mater Redis的资源需求

## 发布/订阅（Pub/Sub） ##

## 监控：Redis-Monitor ##

历史redis运行查询：CPU、内存、命中率、请求量、主从切换等  
实时监控曲线

## 数据类型Redis使用场景 ##

### String ###

计数器应用

### List ###

取最新N个数据的操作  
消息队列  
删除与过滤  
实时分析正在发生的情况，用于数据统计与防止垃圾邮件（结合Set）

### Set ###

Uniqe操作，获取某段时间所有数据排重值  
实时系统，反垃圾系统  
共同好友、二度好友  
利用唯一性，可以统计访问网站的所有独立 IP  
好友推荐的时候，根据 tag 求交集，大于某个 threshold 就可以推荐

### Hashes ###

存储、读取、修改用户属性