关系型数据库（RMDBS）

数据库中表与表的数据之间存在某种关联的内在关系，因为这种关系，所以我们称这种数据库为关系型数据库。

典型：Mysql/MariaDB、postgreSQL、Oracle、SQLServer、DB2、Access、SQLlite3

特点：

全部使用SQL（结构化查询语言）进行数据库操作。

都存在主外键关系，表，等等关系特征。

大部分都支持各种关系型的数据库的特性：存储过程、触发器、视图、临时表、模式、函数

非关系型数据库（NoSQL）

NOSQL：Not Only SQL的缩写，泛指非关系型数据库。

泛指那些不使用SQL语句进行数据操作的数据库，所有数据库中只要不使用SQL语句的都是非关系型数据库。

典型：Redis、MongoDB、elasticsearch、hbase、 Hadoop、图数据库。。。。

特点：

1. 每一款都不一样。用途不一致，功能不一致，各有各的操作方式。

2. 基本不支持主外键关系，也没有事务的概念。（MongoDB号称最接近关系型数据库的，所以MongoDB有这些的。）

一 redis的五种数据类型

一 五种数据类型

类型 string（字符串类型） hash（哈希类型） list（列表类型） set（无序集合） zset（有序集合）
说明

是 Redis 中最为基础的数据存储类型，它在 Redis 中是二进制安全的，也就是byte类型。

key: 值

用于存储对象/字典，对象/字典的结构为键值对。key、域、值的类型都为string。域在同一个hash中是唯一的。

key:{
域（属性）: 值，
域: 值，
域:值，
域:值，
...
}

它的子成员类型为string。

key: [ 值1，值2, 值3.....]

它的子成员类型为string类型，元素唯一不重复，没有修改操作，可以添加/删除成员。

key: {值1, 值4, 值3, ...., 值5}

它的子成员值的类型为string类型，元素唯一不重复，没有修改操作，可以添加/删除成员。权重值从小到大排列。

key: {
值1 权重值1(数字);
值2 权重值2;
值3 权重值3;
值4 权重值4;
}
设置操作 

"""设置操作"""

# 设置单个字符串数据

set key value # 不会过期

# 当键不存在时才能设置成功，用于一个变量只能被设置一次的情况。

setnx  key  value # 一般用于给数据加分布式锁，防止并发出现的数据不一致的情况。

# 设置多个字符串类型的数据

mset key1 value1 key2 value2 ...

# 字符串拼接

append key value # append的key如果不存在，则相当于set添加了一个字符串数据。
 
"""设置操作"""

# 设置指定键的单个属性

hset key field value

hset user:1 name xiaoming
 
# 添加子成员

# 在左侧(上方，前面)添加一条或多条数据

lpush key value1 value2 ...

# 在右侧(上方，后面)添加一条或多条数据

rpush key value1 value2 ...

# 在指定元素的左边(前免，上方)/右边（后面，下方）插入一个或多个数据

linsert key before 指定元素 value1 value2 ....

linsert key after 指定元素 value1 value2 ....

# 设置指定索引位置成员的值

lset key index value

# 删除指定成员

lrem key count value

# 注意：

# count表示删除的数量，value表示要删除的成员。该命令默认表示将列表从左侧前count个value的元素移除

# count==0，表示删除列表所有值为value的成员

# count >0，表示删除列表左侧开始的前count个value成员

# count <0，表示删除列表右侧开始的前count个value成员

 
# 添加元素

sadd key member1 member2 ...

 
# 添加成员

zadd key score1 member1

zadd key score1 member1 score2 member2 score3 member3 ....

# 给指定成员增加权重值

zincrby key score member
修改操作  

# 根据键获取字符串的值

get key

# 根据多个键获取多个值

mget key1 key2 ...

# 自增自减

incr num   # 相当于num+=1

decr num   # 相当于num-=1

# 获取字符串长度

strlen name

# 比特流操作（使用场景：签到记录、布隆过滤器(防止缓存击穿的一种防范手段)、打卡记录、心跳检测。）

BITCOUNT # 统计字符串的值被设置为1的bit数.

BITPOS # 返回字符串里面第一个被设置为1或者0的bit位。

SETBIT # 设置一个bit数据的值

GETBIT # 获取一个bit数据的值

# 签到，id为1的用户2022年第7天签到

setbit user:1:checkin:2022 7 1

# 00000001

# 查询，用户1在2022年第7天是否上班

getbit user:1:checkin:2022 7

# 1

# 查询，用户1在2022年第3天是否上班

getbit user:1:checkin:2022 3

# 0

# 补签，用户1在2022年第4天补签

setbit user:1:checkin:2022  4 1

# 00001001

# 签到，用户1在2022年第15天签到

setbit user:1:checkin:2022 15 1

# 0000100100000001

# 统计，用户1在2022年一共签到了多少天

bitcount user:1:checkin:2022

# 3

# 查询，首次签到是什么时候

bitpos user:1:checkin:2022 1

# 4

签到功能，记录用户一年内的所有签到次数

 
# 获取hash的所有成员

hgetall key

# 获取指定键所有的域/属性

hkeys key

# 获取指定键的单个域/属性的值

hget key field

# 获取指定键的多个域/属性的值

hmget key field1 field2 ...

# 获取指定键的所有值

hvals key

# 随机抽取一个属性

hrandfield key

# 删除指定键的域/属性

hdel key field1 field2 ...

# 判断指定属性/域是否存在于当前hash中

hexists   key  field

# 属性值自增自减

hincrby key field number

# 获取hash的成员数量

hlen key

# 设置指定键的属性/域

127.0.0.1:6379> hset user:1 name xiaoming   # user:1 没有的key会自动创建，并因为使用hset，所以是一个hash数据类型

(integer) 1

127.0.0.1:6379> hset user:1 name xiaohong  # user:1中重复的属性name会被修改，返回值为0，是因为没有新增属性。

(integer) 0

127.0.0.1:6379> hset user:1 age 16    # user:1中没有的属性会被新增

(integer) 1

127.0.0.1:6379> hset user:1 sex 1 classmate 301   # hset可以一次性增加多个成员。

# 注意：在redis旧版本中，设置多成员可以使用hmset，新版本没有hmset

(integer) 2

# 获取hash的所有成员

127.0.0.1:6379> hgetall user:3

1) "name"

2) "xiaohong"

3) "age"

4) "17"

5) "sex"

6) "1"

# 获取键user的所有域/属性

127.0.0.1:6379> hkeys user:1

1) "name"

2) "age"

3) "sex"

4) "classmate"

# 获取指定键的单个域/属性的值

127.0.0.1:6379> hget user:3 name

"xiaohong"

# 获取指定键的多个域/属性的值

127.0.0.1:6379> hmget user:3 name sex

1) "xiaohong"

2) "1"

# 获取指定键的所有值

127.0.0.1:6379> hvals user:1

1) "xiaoming"

2) "16"

3) "1"

4) "301"

# 随机抽取一个属性

hrandfield user:3

# 删除指定键的域/属性

127.0.0.1:6379> hdel user:1 classmate age

(integer) 2

# 判断指定属性/域是否存在于当前hash中

127.0.0.1:6379> hexists user:3 age

(integer) 1

127.0.0.1:6379> hexists user:3 classmate

(integer) 0

# 属性值自增自减

# 按指定数值自增

127.0.0.1:6379> hincrby user:3 age 2

(integer) 19

127.0.0.1:6379> hincrby user:3 age 2

(integer) 21

# 按指定数值自减

127.0.0.1:6379> hincrby user:3 age -2

(integer) 19

127.0.0.1:6379> hincrby user:3 age -2

(integer) 17

# 获取hash的成员数量

127.0.0.1:6379> hlen user:3

(integer) 3

hash操作

 
# 根据指定的索引获取成员的值

lindex key index

# 移除并获取列表的第一个成员或最后一个成员

lpop key  # 左侧(上方、前面)第一个成员出列

rpop key  # 右侧(下方、后面)最后一个成员出列

# lpush与lpop经常组合使用，可构建成一个栈列。rpush与lpop 或 lpush与rpop 也可以组成一个队列。

# 原子性的安全的队列

# 往列表team:4 右侧追加3个成员

rpush team:4 x y x

# 把列表team:4的末尾最后一个成员，原子操作添加到team:5的左侧

rpoplpush team:4 team:5

# 获取列表的切片

闭区间 (start, stop)

lrange key start stop

# 获取列表的长度

llen key

 
# 获取集合的所有成员

smembers key

# 获取集合的长度

scard keys

# 随机获取一个/多个成员

spop key [count=1]

# 注意：

# count为可选参数，不填则默认1个。被提取成员会从集合中被删除掉

# 删除指定元素

srem key value

# 交集，差集和并集

sinter  key1 key2 key3 ....    # 交集，比较多个集合中共同存在的成员

sdiff   key1 key2 key3 ....    # 差集，比较多个集合中不同的成员，我有你（们）没有的

sunion  key1 key2 key3 ....    # 并集，合并所有集合的成员，并去重

# 基本数据

# user:1 = {1,2,3,4}

sadd user:1 1 2 3 4

# user:2 = {1,3,4,5}

sadd user:2 1 3 4 5

# user:3 = {1,3,5,6}

sadd user:3 1 3 5 6

# user:4 = {2,3,4}

sadd user:4 2 3 4

# 交集

127.0.0.1:6379> sinter user:1 user:2

1) "1"

2) "3"

3) "4"

127.0.0.1:6379> sinter user:1 user:3

1) "1"

2) "3"

127.0.0.1:6379> sinter user:1 user:4

1) "2"

2) "3"

3) "4"

127.0.0.1:6379> sinter user:2 user:4

1) "3"

2) "4"

# 并集

127.0.0.1:6379> sunion user:1 user:2 user:4

1) "1"

2) "2"

3) "3"

4) "4"

5) "5"

# 差集

127.0.0.1:6379> sdiff user:2 user:3

1) "4"  # 此时可以给user:3推荐4

127.0.0.1:6379> sdiff user:3 user:2

1) "6"  # 此时可以给user:2推荐6

127.0.0.1:6379> sdiff user:1 user:3

1) "2"

2) "4"

交/差/并集

 
# 获取集合长度

zcard key

# 获取指定成员的权重值

zscore key member

# 获取指定成员在集合中的排名

srank key member      # score从小到大的排名

zrevrank key member   # score从大到小的排名

# 获取在指定score区间的所有成员数量【闭区间】

zcount key min max

# 获取在指定score/index区间的所有成员

zrangebyscore key min max     # 按score进行从低往高排序获取指定score区间

zrevrangebyscore key min max  # 按score进行从高往低排序获取指定score区间

zrange key start stop         # 按scoer进行从低往高排序获取指定索引区间

zrevrange key start stop      # 按scoer进行从高往低排序获取指定索引区间

# 删除成员

zrem key member1

zrem key member1 member2 member3 ....

# 删除指定数量的成员

# 删除指定数量的成员，从最低score开始删除

zpopmin key [count]

# 删除指定数量的成员，从最高score开始删除

zpopmax key [count]

# 获取achievements中在(60,70)这个区间的数据

127.0.0.1:6379> zrangebyscore achievements 0 60

1) "xiaocao"

2) "xiaoqing"

3) "xiaolv"

127.0.0.1:6379> zrangebyscore achievements 90 100

1) "xiaobai"

2) "xiaolan"

# 获取achievements中分数最低的3个数据

127.0.0.1:6379> zrange achievements 0 2

1) "xiaocao"

2) "xiaoqing"

3) "xiaolv"

# 获取achievements中分数最高的3个数据

127.0.0.1:6379> zrevrange achievements 0 2

1) "xiaolan"

2) "xiaobai"

3) "xiaohui"

获取在指定score/index区间的所有成员
常用的业务场景  字符串string: 用于保存一些项目中的普通数据，只要键值对的都可以保存，例如，保存 session/jwt，定时记录状态，倒计时、验证码、防灌水答案  哈希hash：用于保存项目中的一些对象结构/字典数据，但是不能保存多维的字典，例如，商城的购物车，文章信息，json结构数据 列表list：用于保存项目中的列表数据，但是也不能保存多维的列表，例如，消息队列，秒杀系统，排队，浏览历史 无序集合set: 用于保存项目中的一些不能重复的数据，可以用于过滤，例如，候选人名单, 作者名单  有序集合zset：用于保存项目中一些不能重复，但是需要进行排序的数据, 例如：分数排行榜, 海选人排行榜，热搜排行 

开发中，redis常用的业务场景：

数据缓存、
分布式数据共享、
计数器、
限流、
位统计(用户打卡、签到)、
购物车、
消息队列、
抽奖奖品池、
排行榜单（搜索排名）、
用户关系记录[收藏、点赞、关注、好友、拉黑]、 ---> 无序集合

二  key操作

redis中所有的数据都是通过key（键）来进行操作，这里我们学习一下关于任何数据类型都通用的命令。

1 查找键

# 参数支持简单的正则表达式

keys pattern

# 查看以n开头的键

keys n*

# 查看以数字结尾的键

keys *[1-9]

2 设置键值的过期时间

setex key seconds value

3 查看键的有效期

ttl key

# 结果结果是秒作为单位的整数

# -1 表示永不过期

# -2 表示当前数据已经过期，查看一个不存在的数据的有效期就是-2

4 设置key的有效期

# 给已有的数据重新设置有效期，redis中所有的数据都可以通过expire来设置它的有效期。有效期到了，数据就被redis服务端删除

expire key seconds

5 判断键是否存在（存在返回`1`，不存在返回`0`）

exists key1

6 查看键的数据类型

type key

# none 空，当前数据不存在

# string 字符串

# hash 哈希类型

# list 列表类型

# set 无序集合

# zset 有序集合

7 key重命名

rename 旧的key 新的key

8 删除键以及键对应的值

# 删除一个key

del name

# 删除多个key

del title num

# 清空所有key（！慎用，一旦执行，则redis所有数据库0~15的全部key都会被清除）

flushall

9 select切换数据库

redis的配置文件中，默认有0~15之间的16个数据库，默认操作的就是0号数据库

select <数据库ID>

10 auth认证

默认情况下我们刚安装的redis是无密码登陆的，同时也没有任何关于权限的概念。这种情况下则相当于使用同一个redis的所有开发者都共享了同一个账号信息，难免就会出现误操作把别人的key删掉或者数据泄露的风险。

10.1 开启密码认证（redis6.x以前的版本）

在redis6.x以前的版本中不提供账号操作仅仅通过bind设置白名单，通过requirepass设置登陆密码来完成认证流程，当然如果没有设置上面的requirepass配置项，则不需要密码登陆（我们刚安装的redis是无密码的）。而如果设置了requirepass密码，则连接redis可以通过auth命令来连接。

/etc/redis/redis.conf，修改配置项requirepass，设置登陆密码。

sudo vim /etc/redis/redis.conf

# 打开行号

:set nu

# 文件中1036行左右找到requirepass配置项

:1036

requirepass fuguang

# 保存文件

:wq

# 重启redis服务

sudo service redis-server restart

登录认证

AUTH <password>

在redis6.x以后新增了ACL的版本中依然可以使用这种只需要提供密码的认证模式，相当于使用了一个默认的超级用户 "default"，通过这样的方式，实现了对低版本的兼容，所以上面的auth命令还存在2个参数的用法。

也可以采用redis-cli的密码选项-a通过密码登陆。注意这种方式并不靠谱也不安全，容易被终端记录下密码。

redis-cli -a passwd --raw

10.2 使用ACL认证（redis6.x以后版本）

在redis6.x以后的版本中新增了ACL（Access Controller List的简写，访问控制列表）认证机制，提供了多用户认证登陆的操作，默认开启的。基于ACL认证机制可以设置多个账号，并且给每个账号单独设置命令权限和数据权限。

# 注意：使用了ACL认证机制，则原来的密码认证requirepass选项则有可能失效。

# 如果要关闭原来的密码认证。则重新注释掉之前requirepass选项即可。

常用命令

在redis6.x版本以后，针对用户账号以及权限的划分，主要是通过acl命令来完成的。redis6.x版本以后针对账户与权限的操作，实际上提供了2种操作方案：终端通过acl命令设置分配，aclfile配置文件设置分配。

命令（大小写不区分） 说明 用户管理

ACL HELP

 查看命令帮助文档  

ACL USERS

 列出所有账户 
acl users

# 1) "default"

ACL LIST

 列出所有账户的详情信息（用户名、用户状态、发布订阅管道权限、命令操作权限） 
acl list

# 1) "user default on nopass ~* &* +@all"

ACL WHOAMI

 我是谁，查看当前账户 
acl whoami

# "default"

ACL SETUSER <用户名>

 设置账户 
acl setuser fg

# 列出账户详情，刚创建的账户是没有密码，没有激活off，没有任何权限的

acl list

# 1) "user default on nopass ~* &* +@all"

# 2) "user fg off resetchannels -@all"

# 刚创建的用户是未激活的，所以要激活用户。on 表示激活，off表示未激活

# setuser 可用户创建账户，也可以用户给已有账户设置激活状态，权限等。

acl setuser fg on

acl list

# 序号) "user 用户名 激活状态 密码 权限"

# 1) "user default on nopass ~* &* +@all"

# 2) "user fg on resetchannels -@all"
# 将acl配置写入配置文件
config rewrite
# 增设密码，使用大于号：
acl setuser fg >密码
# 如果要移除密码，则使用小于号：
acl setuser fuguang <密码
# 切换账户回到default账户
auth default default
# 给fuguang用户增加权限，+@all表示全部权限。
acl setuser fuguang +@string   # 分配用户可操作字符串类别的命令

ACL DELUSER <用户名>

 删除账户  

ACL GENPASS

 创建密码  

ACL GETUSER <用户名>

 获得用户 

acl getuser default

# 1) "flags"          # 特征：激活状态，无密码

# 2) 1) "on"

#    2) "nopass"

# 3) "passwords"  # 密码：空，表示没有设置

# 4) (empty array)

# 5) "commands"  # （权限）可操作的命令类别范围：+@all表示可操作任意所有权限

# 6) "+@all"

# 7) "keys"   # （权限）可操作的具体key范围：~*表示任意key

# 8) "~*"

# 9) "channels" （权限）可使用的发布订阅管道： &*表示任意发布订阅管道都可以使用

#10) "&*"

#11) "selectors"   # （权限）上面的权限划分简写

#12) (empty array)

ACL CAT

 查看权限类别  

ACL LOAD

 加载aclfile配置文件中的账户信息到redis中  

ACL SAVE/CONFIG REWRITE

 保存账户信息至aclfile配置文件中  

ACL LOG

 显示日志  

ACL List命令的列表选项参数：


参数		 说明

user <用户名>

 代表用户

on

 代表用户是激活状态的，如果是off，代表用户是禁用的，在off状态下，用户会登录失败。

#a...ae3

 是sha256加密后的密码串，nopass或没有任何密码，表示无密码。

~*

 ~为添加指定模式的key（键）。
~* 代表任意键，是allkeys的别名。
~<pattern>：将一个键模式添加到指定账户可以操作的键列表里，可以设定多个键模式：
%R~<pattern>：（Redis7.x开始支持）添加只读键模式；
%W~<pattern>：（Redis7.x开始支持）添加只写键模式；
%RW~<pattern>：（Redis7.x开始支持）~<pattern>的别名；
allkeys：~*的别名；
resetkeys：清空之前给当前账户分配的可操作的键模式列表。

&*

 &为redis的高级特性中的订阅发布通道权限，当然resetchannels是无任何订阅发布通道权限的意思。
&*表示可使用所有订阅发布通道权限。

+@

 设置用户可以或不可以使用某类别的命令，类别可以通过acl cat获得。
+@ 代表用户可以使用指定类别命令，如果是 -@，代表用户无法使用该类别命令。
all 表示所有类别权限。

命令分配选项参数写法：

redis-cli

# 查看权限类别

acl cat

# 可以看到有21个类别。

# 查看权限子类别-字符串相关权限

acl cat string

# 给fuguang用户增加权限，+@all表示全部权限。

acl setuser fuguang +@string   # 分配用户可操作字符串类别的命令

# 切换账户

auth fuguang 123

# 操作字符串数据，会发生如下错误！主要原因是，我们虽然分配了操作的命令权限，没有没有分配key的操作权限。

set name xiaoming

# (error) NOPERM this user has no permissions to access one of the keys used as arguments

get name

# (error) NOPERM this user has no permissions to access one of the keys used as arguments

# 再次切换账户回到default

auth default default

# 分配key权限

acl setuser fuguang ~name  # 只能操作name这个key，~name 等价于 %RW~name

# 切换账户

auth fuguang 123

# 操作name

set name xiaoming

# ok

get name

# "xiaoming"

# 操作其他key，因为没有操作权限，所以依然报错！

set user xiaoming

(error) NOPERM this user has no permissions to access one of the keys used as arguments

# 再次切换账户

auth default default

# 可以分配所有权限，所有key

acl setuser fuguang ~* +@all

# 切换账户

auth fuguang 123

# 执行权限范围的操作

set name xiaoming

# 我是谁？

acl whoami

设置权限


参数		 描述

+<command>

 将命令添加到用户可以调用的命令列表中，如+@hash

-<command>

 将命令从用户可以调用的命令列表中移除

+@<category>

 添加一类命令，如：@admin, @set, @hash ... 可以ACL CAT 查看具体的操作指令。
@all表示所有命令，包括当前在服务器中存在的命令，以及将来将通过模块加载的命令

-@<category>

 从客户端可以调用的命令列表中删除命令，用法类似+@<category>。

+<command> | subcommand

 允许使用已禁用命令的特定子命令

allcommands

 +@all 的别名。包括当前存在的命令以及将来通过模块加载的所有命令。

nocommands

 -@all 的别名。不允许所有命令操作执行。

二 python操作redis

一 操作redis的模块

针对redis的使用，python中一般常用的redis模块有：pyredis（同步），aioredis（异步）。

pip install py-redis

# pip install aioredis

这2个模块提供给开发者的使用方式都是一致的。都是以redis命令作为函数名，命令后面的参数作为函数的参数。只有一个特殊：del，del在python属于关键字，所以改成delete即可。

二 基本使用

import json

from redis import Redis

if __name__ == '__main__':

    # 连接redis的写法有2种：

    # url格式：驱动://账户:密码@服务器IP地址:端口/数据库下标

    redis = Redis.from_url(url="redis://user:123@127.0.0.1:6379/3")

    # redis = Redis(host="127.0.0.1", port=6379, password="123", username="user", db=0)

    #

    # """字符串操作"""

    # # 终端：set name xiaohong

    # redis.set("name", "xiaohong")

    #

    #

    # # 终端：get name

    # ret = redis.get("name")

    # # redis中最基本的数据类型是字符串，但是这种字符串是bytes，所以对于python而言，读取出来的字符串数据还要decode才能使用

    # print(ret, ret.decode())

    #

    # # 不存在的数据结果是None

    # ret = redis.get("username")

    # print(ret)

    #

    # # 设置有效期的字符串

    # # 终端：setex key seconds value

    # mobile = "13312345678"

    # # redis.setex(f"code_{mobile}", 60, "2021")

    #

    # # 获取有效期

    # # 终端：ttl code_13312345678

    # t = redis.ttl(f"code_{mobile}")

    # print(t)  # 如果是过期数据，结果为-2，如果是永久数据，则结果为-1。

    #

    # # 提取数据

    # code_bytes = redis.get(f"code_{mobile}")

    # if code_bytes:  # 判断只有获取到数据才需要decode解码

    #     print(code_bytes.decode())

    """字典操作"""

    # # 设置字典

    # # 终端：hset user name xiaohong age 12 sex 1

    # # 添加单个成员

    # redis.hset("user", "id", 10)

    # # 添加多个成员

    # data = {

    #     "name": "xiaohong",

    #     "age": 12,

    #     "sex": 1

    # }

    # redis.hset("user", mapping=data)

    # # 获取字典所有成员，字典的所有成员都是键值对，而键值对也是bytes类型，所以需要推导式进行转换

    # ret = redis.hgetall("user")

    # print(ret)  # {b'name': b'xiaohong', b'age': b'12', b'sex': b'1'}

    #

    # data = {key.decode(): value.decode() for (key, value) in ret.items()}

    # print(data)

    # # 获取所有的key

    # # 终端：keys *

    # ret = redis.keys("*")

    # print(ret)  # [b'user', b'name']

    #

    # # 终端：keys *e*

    # ret = redis.keys("*e*")

    # print(ret)  # [b'user', b'name']

    # 删除key

    # if len(ret) > 0:

    #     redis.delete(ret[0])

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