15. Redis数据库
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2023-12-01
15.1 Redis简介
- Redis是完全开源免费的，遵守BSD协议，是一个高性能的key-value数据库。
- Redis与其他 key - value 缓存产品有以下三个特点：
- Redis支持数据的持久化，可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启后可以再次加载进行使用。
- Redis不仅仅支持简单的key-value类型(hash)的数据，同时还提供包括string(字符串)、list(链表)、set(集合)和sorted set(有序集合)。
- Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。
- Redis是一个高性能的key-value数据库。
- Redis的出现，很大程度补偿了memcached这类key/value存储的不足，在部分场合可以对关系数据库起到很好的补充作用。
- 它提供了Python，Ruby，Erlang，PHP客户端，使用很方便。
- Redis优势:
- 性能极高 – Redis能读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s 。
- 丰富的数据类型 – Redis支持二进制案例的Strings,Lists,Hashes,Sets及Ordered Sets数据类型操作。
- 原子 – Redis的所有操作都是原子性的，意思就是要么成功执行要么失败完全不执行。单个操作是原子性的。多个操作也支持事务，即原子性，通过MULTI和EXEC指令包起来。
- 丰富的特性 – Redis还支持 publish/subscribe, 通知, key 过期等等特性。
15.2 Redis的安装：
- 官方网站：https://redis.io
- 官方文档：https://redis.io/documentation
- 中文官网：http://www.redis.cn
- GitHub：https://github.com/antirez/redis
windows下安装地址：https://github.com/MSOpenTech/redis/releases
- 可下载：Redis-x64-3.2.100.msi 直接next按钮安装即可
- 配置文件：redis.windows-service.conf
Liunx下的安装：（如 ubuntu）
安装命令： sudo apt-get -y install redis-server
进入命令行模式：
$ redis-cli
127.0.0.1:6379> set 'name' 'zhangsan'
ok
127.0.0.1:6379> get 'name'
"zhangsan"
启停Redis服务：
sudo /etc/init.d/redis-server start
sudo /etc/init.d/redis-server stop
sudo /etc/init.d/redis-server restart
- Mac下的安装：
安装命令：brew install redis
启停服务：
brew services start redis
brew services stop redis
brew services restart redis
配置文件：
/usr/local/etc/redis.conf
- redis-py的安装:(python操作redis)
pip install redis
15.3 Redis的操作：
- Redis的数据类型：
- 共计5种类型：string(字符串)、hash(哈希表) list(双向链表)、set(集合)和sorted set(有序集合)
① String（子串类型）
set命令：设置一个键和值，键存在则只覆盖，返回ok
> set 键 值 例如： >set name zhangsan
get命令：获取一个键的值，返回值
> get 键 例如：>get name
setnx命令：设置一个不存在的键和值（防止覆盖），
> setnx 键 值 若键已存在则返回0表示失败
setex命令：设置一个指定有效期的键和值（单位秒）
> setex 键 [有效时间] 值 例如: >setex color 10 red
不写有效时间则表示永久有效，等价于set
setrange命令：替换子字符串 (替换长度由子子串长度决定)
> setrange 键 位置 子字串
> setrange name 4 aa 将name键对应值的第4个位置开始替换
mset命令：批量设置键和值,成功则返回ok
> mset 键1 值1 键2 值2 键3 值3 ....
msetnx命令：批量设置不存在的键和值,成功则返回ok
> msetnx 键1 值1 键2 值2 键3 值3 ....
getset命令：获取原值，并设置新值
getrange命令：获取指定范围的值
>getrange 键 0,4 //获取指定0到4位置上的值
mget命令： 批量获取值
>mget 键1 键2 键3....
incr命令： 指定键的值做加加操作，返回加后的结果。
> 键 例如： >incr kid
incrby命令： 设置某个键加上指定值
> incrby 键 m //其中m可以是正整数或负整数
decr命令： 指定键的值做减减操作，返回减后的结果。
> decr 键 例如： >decr kid
decrby命令： 设置某个键减上指定值
> decrby 键 m //其中m可以是正整数或负整数
append命令：给指定key的字符串追加value，返回新字符串值的长度
>append 键 追加字串
strlen求长度 >strlen 键名 //返回对应的值。
② hash类型：
hset命令：设置一个哈希表的键和值
>hset hash名 键 值
如：>hset user:001 name zhangsan
hsetnx命令：设置一个哈希表中不存在的键和值
>hsetnx hash名 键 值 //成功返回1，失败返回0
如：>hsetnx user:001 name zhangsan
hmset命令： 批量设置
hget命令： 获取执行哈希名中的键对应值
hexists user:001 name //是否存在， 若存在返回1
hlen user:001 //获取某哈希user001名中键的数量
hdel user:001 name //删除哈希user:001 中name键
hkeys user:002 //返回哈希名为user:002中的所有键。
hvals user:002 //返回哈希名为user:002中的所有值。
hgetall user:002 //返回哈希名为user:002中的所有键和值。
③ list类型（双向链表结构）
- list即可以作为“栈”也可以作为"队列"。
>lpush list1 "world" //在list1头部压入一个字串
>lpush list1 "hello" // 在list1头部压入一个字串
>lrange list1 0 -1 //获取list1中内容
0:表示开头 -1表示结尾。
>rpush list2 "world" //在list2尾部压入一个字串
>rpush list2 "hello" // 在list2尾部压入一个字串
>lrange list2 0 -1 //获取list2中内容
0:表示开头 -1表示结尾。
>linsert list2 before "hello" "there"
在key对应list的特定位置前或后添加字符串
>lset list2 1 "four"
修改指定索引位置上的值
>lrem list2 2 "hello" //删除前两个hello值
>lrem list2 -2 "hello" //删除后两个hello值
>lrem list2 0 "hello" //删除所有hello值
>ltrim mylist8 1 -1 //删除此范围外的值
>lpop list2 //从list2的头部删除元素，并返回删除元素
>rpop list2 //从list2的尾部删除元素，并返回删除元素
>rpoplpush list1 list2 //将list1的尾部一个元素移出到list2头部。并返回
>lindex list2 1 //返回list2中索引位置上的元素
>llen list2 //返回list2上长度
④ sets类型和操作：
Redis 的 Set 是 String 类型的无序集合。集合成员是唯一的，这就意味着集合中不能出现重复的数据。
集合中最大的成员数为 232 - 1 (4294967295, 每个集合可存储40多亿个成员)。
>sadd myset "hello" //向myset中添加一个元素
成功返回1，失败(重复)返回0
>smembers myset //获取myset中的所有元素
>srem myset "one" //从myset中删除一个one
成功返回1，失败(不存在)返回0
>spop myset //随机返回并删除myset中的一个元素
>sdiff myset1 myset2 //返回两个集合的差集
以myset1为标准，获取myset2中不存在的。
> sinter myset2 myset3 交集
> sunion myset2 myset3 并集
> scard myset2 返回元素个数
> sismember myset2 two 判断myset2中是否包含two
⑤ 有序集合(sorted set)：
Redis 有序集合和集合一样也是string类型元素的集合,且不允许重复的成员。
不同的是每个元素都会关联一个double类型的分数。redis正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。
向名称为 key 的 zset 中添加元素 member,score 用于排序。如果该元素已经存在,则根据 score 更新该元素的顺序
redis 127.0.0.1:6379> zadd myzset 1 "one" 添加
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> zadd myzset 2 "two"
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> zadd myzset 3 "two"
(integer) 0
redis 127.0.0.1:6379> zrange myzset 0 -1 withscores 查看
1) "one"
2) "1"
3) "two"
4) "3"
redis 127.0.0.1:6379> zrem myzset two 删除
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> zrange myzset 0 -1 withscores 查看
1) "one"
2) "1"
redis 127.0.0.1:6379>
⑥ Redis常用命令：
1. 键值相关命令
>keys * //返回键（key）
>keys list* //返回名以list开头的所有键（key）
>exists list1 //判断键名为list1的是否存在
存在返回1， 不存在返回0
>del list1 //删除一个键（名为list1）
>expire list1 10 //设置键名为list1的过期时间为10秒后
>ttl list1 //查看键名为list1的过期时间，若为-1表示以过期
>move age 1 //将键名age的转移到1数据库中。
>select 1 //表示进入到1数据库中，默认在0数据库
>persist age //移除age的过期时间（设置为过期）
15.4 Redis高级实用特性
1. 安全性：为Redis添加密码
-------------------------------
1.进入配置文件：
vi /usr/local/redis/etc/redis.conf
设置：requirepass redis的密码
2. 重启服务：
# ./redis-cli shutdown 执行关闭
# ./redis-server /usr/local/redis/etc/redis.conf 启动
3. 登录（两种）
# ./redis-cli 客户端命令链接服务器
>auth 密码值 //授权后方可使用
# ./redis-cli -a 密码 //连接时指定密码来进行授权
2. 主从复制
------------------------------------------
操作步骤：
1.先将linux虚拟机关闭，之后克隆一个。
2.启动两个虚拟机：master（主）和slave（从）
3. 在slave（从）中配置一下ip地址
# ifconfig eth0 192.168.128.229
# ping 一下看看通不通。
4. 配置从机
进入：配置文件
slaveof 192.168.128.228 6379 //配置连接主机的Redis的ip和端口
masterauth 密码 //配置连接密码
最后启动slave（从）机的Redis服务。
其他：可以通过info命令中的role属性查看自己角色是master、slave
3. 事务处理
--------------------------------------------
>multi //开启一个事务
>set age 10 //暂存指令队列
>set age 20
>exec //开始执行（提交事务）
或>discard //清空指令队列（事务回滚）
4. 乐观锁
-----------------------------------
在事务前对被操作的属性做一个：
> watch age
>multi //开启一个事务(在此期间有其他修改，则此处会失败)
>set age 10 //暂存指令队列
>set age 20
>exec //开始执行（提交事务）
或>discard //清空指令队列（事务回滚）
5. 持久化机制(通过修改配置文件做设置)
-----------------------------------
1. snapshotting(快照)默认方式
配置 save
save 900 1 #900秒内如果超过1个key被修改，则发起快照保存
save 300 10 #300秒内容如超过10个key被修改，则发起快照保存
save 60 10000
2. Append-only file（aof方式）
配置 appendonly on 改为yes
会在bin目录下产生一个.aof的文件
关于aof的配置
appendonly yes //启用aof 持久化方式
# appendfsync always //收到写命令就立即写入磁盘，最慢，但是保证完全的持久化
appendfsync everysec //每秒钟写入磁盘一次，在性能和持久化方面做了很好的折中
# appendfsync no //完全依赖os，性能最好,持久化没保证
6. 发布及订阅消息
----------------------
需要开启多个会话端口
会话1：>subscribe tv1 //监听tv1频道
会话2：>subscribe tv1 tv2 //监听tv1和tv2频道
会话3: >publish tv1 消息 //向tv1频道发送一个消息
7. 使用虚拟内存
-------------------------------
在redis配置文件中设置
vm-enabled yes #开启vm功能
vm-swap-file /tmp/redis.swap #交换出来的value保存的文件路径
vm-max-memory 1000000 #redis使用的最大内存上限
vm-page-size 32 #每个页面的大小32字节
vm-pages 134217728 #最多使用多少页面
vm-max-threads 4 #用于执行value对象换入患处的工作线程数量
15.5 Python使用Redis
import redis
# host是redis主机，需要redis服务端和客户端都启动 redis默认端口是6379
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, decode_responses=True)
# 字串操作
r.set('name', 'junxi') # key是"foo" value是"bar" 将键值对存入redis缓存
print(r['name'])
print(r.get('name')) # 取出键name对应的值
print(type(r.get('name')))
# 如果键fruit不存在，那么输出是True；如果键fruit已经存在，输出是None
print(r.set('fruit', 'watermelon', nx=True)) # True--不存在
print(r.setnx('fruit1', 'banana')) # fruit1不存在，输出为True
#设置过期时间
r.setex("fruit2", "orange", 5)
time.sleep(5)
print(r.get('fruit2')) # 5秒后，取值就从orange变成None
print(r.mget("fruit", "fruit1", "fruit2", "k1", "k2")) # 将目前redis缓存中的键对应的值批量取出来
redis操作hash哈希
r.hset("hash1", "k1", "v1")
r.hset("hash1", "k2", "v2")
print(r.hkeys("hash1")) # 取hash中所有的key
print(r.hget("hash1", "k1")) # 单个取hash的key对应的值
print(r.hmget("hash1", "k1", "k2")) # 多个取hash的key对应的值
r.hsetnx("hash1", "k2", "v3") # 只能新建
print(r.hget("hash1", "k2"))
#hash的批量操作
r.hmset("hash2", {"k2": "v2", "k3": "v3"})
print(r.hget("hash2", "k2")) # 单个取出"hash2"的key-k2对应的value
print(r.hmget("hash2", "k2", "k3")) # 批量取出"hash2"的key-k2 k3对应的value --方式1
print(r.hmget("hash2", ["k2", "k3"])) # 批量取出"hash2"的key-k2 k3对应的value --方式2
print(r.hgetall("hash1")) #取出所有的键值对
redis操作list链表
r.lpush("list1", 11, 22, 33)
print(r.lrange('list1', 0, -1))
r.rpush("list2", 11, 22, 33) # 表示从右向左操作
print(r.llen("list2")) # 列表长度
print(r.lrange("list2", 0, 3)) # 切片取出值，范围是索引号0-3
r.rpush("list2", 44, 55, 66) # 在列表的右边，依次添加44,55,66
print(r.llen("list2")) # 列表长度
print(r.lrange("list2", 0, -1)) # 切片取出值，范围是索引号0到-1(最后一个元素)
r.lset("list2", 0, -11) # 把索引号是0的元素修改成-11
print(r.lrange("list2", 0, -1))
r.lrem("list2", "11", 1) # 将列表中左边第一次出现的"11"删除
print(r.lrange("list2", 0, -1))
r.lrem("list2", "99", -1) # 将列表中右边第一次出现的"99"删除
print(r.lrange("list2", 0, -1))
r.lrem("list2", "22", 0) # 将列表中所有的"22"删除
print(r.lrange("list2", 0, -1))
r.lpop("list2") # 删除列表最左边的元素，并且返回删除的元素
print(r.lrange("list2", 0, -1))
r.rpop("list2") # 删除列表最右边的元素，并且返回删除的元素
print(r.lrange("list2", 0, -1))
print(r.lindex("list2", 0)) # 取出索引号是0的值
redis操作set集合
#新增
r.sadd("set1", 33, 44, 55, 66) # 往集合中添加元素
print(r.scard("set1")) # 集合的长度是4
print(r.smembers("set1")) # 获取集合中所有的成员
print(r.sscan("set1")) #获取集合中所有的成员--元组形式
for i in r.sscan_iter("set1"):
print(i)
#差集
r.sadd("set2", 11, 22, 33)
print(r.smembers("set1")) # 获取集合中所有的成员
print(r.smembers("set2"))
print(r.sdiff("set1", "set2")) # 在集合set1但是不在集合set2中
print(r.sdiff("set2", "set1")) # 在集合set2但是不在集合set1中