Redis配置与优化

一、缓存概念

缓存是为了调节速度不一致的两个或多个不同的物质的速度，在中间对速度较慢的一方起到加速作用，比如CPU的一级、二级缓存是保存了CPU最近经常访问的数据，内存是保存CPU经常访问硬盘的数据，而且硬盘也有大小不一的缓存，甚至是物理服务器的raid 卡有也缓存，都是为了起到加速CPU 访问硬盘数据的目的，因为CPU的速度太快了，CPU需要的数据由于硬盘往往不能在短时间内满足CPU的需求，因此CPU缓存、内存、Raid 卡缓存以及硬盘缓存就在一定程度上满足了CPU的数据需求，即CPU 从缓存读取数据可以大幅提高CPU的工作效率。

1. 系统缓存

buffer与cache buffer：缓冲也叫写缓冲，一般用于写操作，可以将数据先写入内存再写入磁盘，buffer 一般用于写缓冲，用于解决不同介质的速度不一致的缓冲，先将数据临时写入到里自己最近的地方，以提高写入速度，CPU会把数据先写到内存的磁盘缓冲区，然后就认为数据已经写入完成看，然后由内核在后续的时间在写入磁盘，所以服务器突然断电会丢失内存中的部分数据。

cache：缓存也叫读缓存，一般用于读操作，CPU读文件从内存读，如果内存没有就先从硬盘读到内存再读到CPU，将需要频繁读取的数据放在里自己最近的缓存区域，下次读取的时候即可快速读取。

2.缓存保存位置及分层结构 互联网应用领域,提到缓存为王

用户层: 浏览器DNS缓存,应用程序DNS缓存,操作系统DNS缓存客户端

代理层: CDN,反向代理缓存

Web层: Web服务器缓存

应用层 : 页面静态化

数据层: 分布式缓存,数据库

系统层: 操作系统cache

物理层: 磁盘cache, Raid Cache

DNS缓存 浏览器的DNS缓存默认为60秒，即60秒之内在访问同一个域名就不在进行DNS解析

应用层缓存 Nginx、PHP等web服务可以设置应用缓存以加速响应用户请求，另外有些解释性语言，比如：PHP/Python/Java不能直接运行，需要先编译成字节码，但字节码需要解释器解释为机器码之后才能执行，因此字节码也是一种缓存，有时候还会出现程序代码上线后字节码没有更新的现象。所以一般上线新版前,需要先将应用缓存清理,再上线新版。

另外可以利用动态页面静态化技术,加速访问,比如:将访问数据库的数据的动态页面,提前用程序生成静态页面文件html 电商网站的商品介绍,评论信息非实时数据等皆可利用此技术实现。

数据层缓存 分布式缓存服务

Redis

Memcached

数据库

MySQL 查询缓存

innodb缓存、MYISAM缓存

硬件缓存 CPU缓存(L1的数据缓存和L1的指令缓存)、二级缓存、三级缓存

磁盘缓存:Disk Cache

磁盘阵列缓存: Raid Cache,可使用电池防止断电丢失数据

二、关系数据库和非关系数据库

1.什么是关系型数据库

一个结构化的数据库，创建在关系模型基础上 (二维表格模型)基础上

一般面向于记录

SQL语句(标准数据查询语言)

就是一种基于关系型数据库的语言，用于执行对关系型数据库中数据的检索和操作。 包括：Oracle、MySQL、SQL Server、Microsoft Access、DB2等

2.什么是非关系型数据库 NoSQL (NoSQL=NotOnlySQL)， 意思是“不仅仅是SQL"，是非关系型数据库的总称。

除了主流的关系型数据库外的数据库，都认为是非关系型。

主流的NoSQL数据库有Redis、MongBD、Hbase、Memcached等。

3.非关系型数据库的产生背景 High performance——对数据库高并发读写需求

Huge Storage——对海量数据高效存储与访问需求

High Scalability && High Availability——对数据库高可扩展性与高可用性需求

4.关系型数据库和非关系型数据库区别

1）数据存储方式不同

关系型和非关系型数据库的主要差异是数据存储的方式。

关系型数据天然就是表格式的，因此存储在数据表的行和列中。数据表可以彼此关联协作存储，也很容易提取数据。

非关系型与其相反，数据不适合存储在数据表的行和列中，而是大块组合在一起。非关系型数据通常存储在数据集中，就像文档、键值对或者图结构。你的数据及其特性是选择数据存储和提取方式的首要影响因素。

关系型:依赖于关系模型E-R图，同时以表格式的方式存储数据 非关系型:除了以表格形式存储之外，通常会以大块的形式组合在一一起进行存储数据

2）扩展方式不同

SQL和NoSQL数据库最大的差别可能是在扩展方式上，要支持日益增长的需求当然要扩展。

要支持更多并发量，SQL数据库是纵向扩展，也就是说提高处理能力，使用速度更快速的计算机，这样处理相同的数据集就更快了。

因为数据存储在关系表中，操作的性能瓶颈可能涉及很多个表，这都需要通过提高计算机性能来客服。虽然SQL数据库有很大扩展空间，但最终肯定会达到纵向扩展的上限。

而NoSQL数据库是横向扩展的。因为非关系型数据存储天然就是分布式的，NoSQL数据库的扩展可以通过给资源池添加更多普通的数据库服务器(节点) 来分担负载。

关系:纵向(天然表格式) 非关:横向(天然分布式)

3） 对事务性的支持不同

如果数据操作需要高事务性或者复杂数据查询需要控制执行计划，那么传统的SQL数据库从性能和稳定性方面考虑是最佳选择。

SQL数据库支持对事务原子性细粒度控制，并且易于回滚事务。

虽然NoSQL数据库也可以使用事务操作，但稳定性方面没法和关系型数据库比较，所以优势在操作的扩展性和大数据量处理方面。

关系型:特别适合高事务性要求和需要控制执行计划的任务 非关系:此处会稍显弱势，其优势在于高扩展性和大数据量处理方面

总结

关系型数据库: 实例->数据库->表(table)->记录行(row)、数据字段(column)

非关系型数据库: 实例->数据库->集合(collection)–>键值对(key-value) 非关系型数据库不需要手动建数据库和集合(表)。

三 、Redis介绍

Redis是一个开源的、使用C语言编写的NoSOL数据库，Redis服务器程序是单进程模型。

Redis基于内存运行并支持持久化（支持存储在磁盘），采用key-value（键值对）的存储形式，是目前分布式架构中不可或缺的一环。

Redis服务在一台服务器上可以同时启动多个Redis进程，Redis的实际处理速度则是完全依靠于主进程的执行效率。

若在服务器上只运行一个Redis进程， 当多个客户端同时访问时， 服务器的处理能力是会有一定程度的下降;

若在同一台服务器上开启 多个Redis进程， Redis在提高并发处理能力的同时会给服务器的CPU造成很大压力。

即在实际生产环境中， 需要根据实际的需求来决定开启多少个Redis进程。 （一般建议开启2个，用作备份和抗高并发）

若对高并发要求更高一些， 可能会考虑在同一台服务器上开启多个进程。 若CPU资源比较紧张，采用单进程即可。

四 、Redis优点

具有极高的数据读写速度：数据读取的速度最高可达到110000次/s，数据写入速度最高可达到81000次/s。、

支持丰富的数据类型:支持key-value、 Strings、Lists、Hashes ( 散列值)、Sets及OrderedSets等数据类型操作。 pS : string 字符串(可以为整形、浮点和字符型，统称为元素) list列表:(实现队列，元素不唯一，先入先出原则) set 集合:(各不相同的元素) hash hash散列值:( hash的key必须是唯一的) set /ordered sets集合/有序集合

支持数据的持久化:可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用。

原子性: Redis所有 操作都是原子性的。

支持数据备份:即master-salve 模式的数据备份。

五、单线程 Redis 6.0版本前一直是单线程方式处理用户的请求

单线程为何如此快?

纯内存

非阻塞

避免线程切换和竞态消耗

六、redis 对比 memcached

支持数据的持久化：可以将内存中的数据保持在磁盘中，重启redis服务或者服务器之后可以从备份文件中恢复数据到内存继续使用

支持更多的数据类型：支持string(字符串)、hash(哈希数据)、list(列表)、set(集合)、zset(有序集合)

支持数据的备份：可以实现类似于数据的master-slave模式的数据备份，另外也支持使用快照+AOF

支持更大的value数据：memcache单个key value最大只支持1MB，而redis最大支持512MB(生产不建议超过2M,性能受影响)

在Redis6版本前,Redis 是单线程，而memcached是多线程，所以单机情况下没有memcached 并发高,性能更好,但redis 支持分布式集群以实现更高的并发，单Redis实例可以实现数万并发

支持集群横向扩展：基于redis cluster的横向扩展，可以实现分布式集群，大幅提升性能和数据安全性

都是基于 C 语言开发

七 、Redis安装部署

部署步骤

1）# 关闭防火墙和SElinux

systemctl stop firewalld

systemctl disable firewalld

setenforce 0

2）#安装gcc gcc-c++ 编译器

yum install -y gcc gcc-c++ make

3）#切换至/opt目录，把下载好的安装包上传进来并解压

cd /opt/

tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz

4）#进入目录然后编译安装

cd /opt/redis-5.0.7/

make

make PREFIX=/usr/local/redis install

#由于Redis源码包中直接提供了Makefile 文件，所以在解压完软件包后，不用先执行./configure 进行配置，可直接执行make与make install命令进行安装

5）#执行install_server.sh脚本

cd /opt/redis-5.0.7/utils

./install_server.sh #一路回车，指导让你输入路径这一步

#路径需要手动输入

Please select the redis executable path [] /usr/local/redis/bin/ redis-server

Selected config: Port : 6379 #默认侦听端口为6379

Config file : /etc/redis/6379.conf #配置文件路径

Log file : /var/log/redis_6379.log #日志文件路径

Data dir : /var/lib/ redis/6379 #数据文件路径

Executable : /usr/local/redis/bin/redis-server #可执行文件路径

Cli Executable : /usr/local/redis/bin/redis-cli #客户端命令工具

6)#优化路径并查端口是否打开

#把redis的可执行程序文件放入路径环境变量的目录中便于系统识别

ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/

#当install_server.sh 脚本运行完毕，Redis 服务就已经启动，默认侦听端口为6379

netstat -natp | grep redis

7)#修改配置文件

vim /etc/redis/6379.conf

bind 127.0.0.1 172.168.10.1  #70行，添加监听的主机地址

port 6379 #93行，Redis默认的监听端口

daemonize yes #137行，启用守护进程

pidfile /var/run/redis_6379.pid #159行，指定PID文件

loglevel notice #167行，日志级别

logfile /var/log/redis_6379.log #172行，指定日志文

8) #重启redis查看监听的地址

/etc/init.d/redis_6379 restart #重启

ss -antp|grep redis

9)##Redis服务控制

/etc/init.d/redis_6379 stop #停止

/etc/init.d/redis_6379 start #启动

/etc/init.d/redis_6379 restart #重启

/etc/init.d/redis_6379 status #状态

Redis命令工具

rdb 和 aof 是redis服务中持久化功能的两种形式 redis-cli常用于登陆至redis数据库

Redis命令工具 功能

redis-server 用于启动Redis的工具

redi s-benchmark 用于检测Redis在本机的运行效率

redis-check-aof 修复AOF持久化文件

redis-check-rdb 修复RDB持久化文件

redis-cli: Redis命令行工具

redis-cli命令行工具（远程登录）

语法: redis-cli -h host -p port -a password

选项：

-h :指定远程主机

-p :指定Redis 服务的端口号

-a :指定密码，未设置数据库密码可以省略-a选项

-n :指定进入库的序列号 若不添加任何选项表示，则使用127.0.0.1:6379 连接本机上的 Redis 数据库，

#示例 redis-cli -h 172.16.10.1 -p 6379

redis-benchmark 是官方自带的 Redis 性能测试工具，可以有效的测试 Redis 服务的性能。

#语法 redis-benchmark [选项] [选项值]

选项                                       作用

-h                                指定服务器主机名

-p                                指定服务器端口

-s                                指定服务器socket(套接字)

-c                                指定并发连接数

-n                                指定请求数

-d                                以字节的形式指定SET/GET值的数据大小

-k                                1=keep alive O=reconnect

-r                                SET/GET/INCR使用随机key，SADD使用随机值

-P                                通过管道传输请求

-q                                强制退出redis,仅显示querylsec值

-csv                            以csv格式输出

-1                                生成循环，永久执行测试

-t                                仅运行以逗号分隔的测试命令列表

-l                                 ldle模式,仅打开N个idle连接并等待

示例1： 向IP地址为172.16.10.1、端口为6379的Redis服务器发送100个并发连接与100000个请求测试性能

redis-benchmark -h 172.16.10.1 -p 6379 -c 100 -n 100000

八、Redis数据库常用命令

常用命令

set: 存放数据，命令格式为 set key value

get: 获取数据，命令格式为 get key

命令                                         解释

set                                       存放数据

get                                       获取数据

keys s *                               获取所有的key

keys s*                                以s开头的数据

keys s?                               以s开头后面包含任意—位的数据

exists aaa                           判断aaa是否存在(存在:1，不存在:0)

delkey                                 删除当前数据库的key

type key                              获取key对应的value值类型

rename key1 key2              将key1修改为key2

renamenx key1 key2           将key1修改为key2之前判断key2是否存在，不存在则重命名

dbsize                                 查看当前数据库中key的数目