[大数据]Redis —— 入门

关系型数据库的缺点：

• 性能瓶颈：磁盘IO性能低下
• 扩展瓶颈：数据关系复杂，扩展性差，不利于大规模集群

解决思路：

• 降低磁盘IO次数，越低越好 --内存存储
• 去除数据间关系，越简单越好 --不存关系，只存数据

NoSQL

即Not-Only-SQL（泛指非关系型数据库），作为关系型数据库的补充
作用：应对基于海量用户和海量数据前提下的数据处理问题
特征：

• 可扩容，可伸缩
• 大数据量下高性能
• 灵活的数据模型
• 高可用

常见NoSQL数据库：

• Redis
• HBase
• MongoDB
• memcache

Redis

Redis(REname Dictionary Server)是用C语言开发的一个开源的高性能键值对（Key-value）数据库
特征：

• 数据间没有必然的关联关系
• 内部采用单线程机制进行工作
• 高性能（读110000次/s，写81000次/s）
• 多数据类型支持
• 持久化支持，可以进行数据容灾恢复

应用：

• 为热点数据加速查询，如热点商品、热点新闻等
• 任务队列，如秒杀、抢购等
• 即时信息查询，如公交到站信息、在线人数等
• 时效性信息控制，如验证码、投票等
• 分布式数据共享，如分布式集群架构中session分离
• 消息队列
• 分布式锁

在Linux下安装redis

安装中需要注意几点：

• 在linux下安装redis，默认会安装到/usr/local/bin中
• 在redis解压文件中有一个redis.config是redis配置文件，很重要
• redis默认不是后台启动的，需要修改配置文件redis.config中的daemonize属性，默认是no，改为yes后，redis将在后台启动
• 通过制定的配置文件启动服务 redis-server redis.config
• 使用rdis客户端进行连接：redis-cli -p 6379（redis默认端口号6379）
• 关闭redis服务：shutdown；退出redis连接：exit

性能测试

在redis安装目录中有一个redis-benchmark是官方自带的性能测试工具

…
#测试：100个并发连接 100000请求
redis-benchmark -h localhost -p 6379 -c 100 -n 100000

基础的知识

redis默认有16个数据库，在redis.config中有个database属性，默认值为16，默认使用0数据库
可以使用select进行切换数据库

select 3 --切换到3数据库
keys * --查看数据库所有key的值
flushdb -- 清空当前数据库的内容
flushall -- 清空全部数据库的内容

Redis是单线程的！
官方表示，Redis是基于内存操作，CPU不是Redis性能瓶颈，Redis的瓶颈是根据机器的内存和网络带宽，既然可以使用单线程实现，就使用单线程了，所以redis就是单线程的

Redis为什么单线程还那么快？

• 误区1：高性能的服务器一定是多线程的？
• 误区2：多线程一定比单线程效率高？
  核心：redis是将所有的数据全部放在内存中的，所以说使用单线程去操作效率就是最高的，多线程（CPU上下文切换：耗时的操作），对于内存系统来说，如果没有上下文切换，效率就是最高的。多次读且都是在一个CPU上的，在内存情况下，这个就是最佳的方案！

Redis五大数据类型

• String字符串
• List列表
• Set集合
• Zset有序集合
• Hash散列

Redis-key操作：

keys * --查看所有key
set name zhangsan --存数据，key：name；value：zhangsan
get name --取值，获取key为name的value，返回zhangsan
type name --查看key为name的数据类型，返回string
exists name --查看所有key中是否有name，如果有返回1，没有返回0
expire name 10 --给key为name的数据设置过期时间10秒，10秒后该数据会被删除
ttl name --查看key为name的数据剩余时间
move name 1 --移除key为name的数据

String类型：

##字符串拼接使用append
set key1 "v1" -- 设置值
get key1 -- 获取值

append key1 "hello" --拼接字符串，如果当前key不存在，就相当于set数据
get key1 --再次获取值，查看拼接后的数据的value，返回v1hello

strlen key1 --查看value的长度，返回7

getrange key1 0 3 --截取字符串长度[0,3]，返回v1he
getrange key1 0 -1 --查看整个字符串

set key2 "abcdefg" --设置值
setrange key2 1 xx --替换值，替换从下标1开始，替换两位为xx，返回axxdefg

setex(set with expire) #设置过期时间
setex key3 30 "hello" --设置值，过期时间为30秒

setnx（set if not exist）#数据不存在时在设置（在分布式锁中会常用）
setnx mykey "redis" --设置值
setnx mykey "MongoDB" --再次设置值，但因设置过key为mykey的值，所以此处设置失败，如果不使用setnx而使用set的话，重复设置会覆盖上一次设置的值

getset db redis --先获取在设置，先获取db原有的值，在进行赋值 

mset k1 v1 k2 v2 k3 v3 --同时设置多个值
mget k1 k2 k3 --同时获取多个值，返回v1 v2 v3
msetnx k1 v1 k4 v4 --msetnx不存在时创建，是一个原子性操作，设置的值必须全部不存在，有一个存在，所有的值创建全部失败

set views 0 --设置值
incr views --自增1，返回1
decr views --自减1，返回0
incrby views 10 --可以自指定增量，增加10，返回10
decrby views 5 --可以自指定减量，减10，返回5

String类似的使用场景：value除了是字符串，还可以是数字

• 计数器
• 统计多单位的数量
• 对象缓存存储

List类型：
在redis里面，list可以作为栈、队列、阻塞队列等
所有的list命令都是以l开头的

lpush list one --向列表list中添加元素，放入列表头部（左），返回当前列表的长度1
lpush list two --向列表list中添加元素，放入列表头部，返回当前列表的长度2
lpush list three --向列表list中添加元素，放入列表头部，返回当前列表的长度3

lrange list 0 -1 --获取列表list中的所有元素，返回three two one，可以看到，取值的顺序和存值的顺序是相反的
lrange list 0 1 --获取列表list中下标0和1的元素[0,1],返回three two，此处取值的顺序同样和存值的顺序是相反的

rpush list right --向列表末尾存值（右）

llen list --返回列表list的长度，返回3

lindex list 0 --获取列表list下标为0的元素，返回three

lpop list --移除列表list头部的值（左），返回移除的元素three
rpop list --移除列表list尾部的值（右），返回移除的元素right

flushdb --清空当前数据库的内容

lpush list one --添加元素
lpush list two --添加元素
lpush list three --添加元素
lpush list three --添加元素

lrem list 1 one --移除列表list中的一个one元素
lrem list 2 three --移除列表list中的两个three元素

flushdb --清空当前数据库的内容

rpush mylist "hello0" --想列表末尾添加元素
rpush mylist "hello1" --想列表末尾添加元素
rpush mylist "hello2" --想列表末尾添加元素
rpush mylist "hello3" --想列表末尾添加元素
ltrim mylist 1 2 --截取list中下标为1~2的元素

rpoplpush 旧列表名 新列表名 --移除列表中最后一位元素并将其添加至新列表

lset 列表名 下标位置 新元素 --将列表中下标位置的元素更新为新元素，注意：该列表下标位置必须有值才可使用lset替换元素

linsert 列表名 before|after "指定字符串" "新元素" --向列表中指定字符串前(after)或后(before)插入新元素

list：

• list实际上是一个链表 before Node after，left和right都可以插入值
• 如果key不存在，创建新的链表
• 如果key存在，新增内容
• 如果移除了所有值，相当于空链表，也就代表不存在
• 在两边插入或改动值，效率最高；中间元素，相对来说效率低一点

可以使用作为消息队列

set类型：
set中的值是不能重复的，set的命令都是以s开头的

sadd 集合名 元素值 --向set集合中添加元素

smembers 集合名 --查看set集合中所有元素
sismember 集合名 元素值 --判断某一个元素值是否在set集合中

scard 集合名 --获取set集合中的元素个数

srem 集合名 元素值 --在set集合中移除指定元素
spop 集合名 --在set集合中随机移除一个元素

srandmember 集合名 个数 --在set集合中随机抽选出指定个数的元素

smove 旧集合名 新集合名 元素 --将旧集合中的指定元素移动到新集合中

sdiff 集合1 集合2 --找出集合1和集合2中不同的元素
sinter 集合1 集合2 --找出集合1和集合2中相同的元素
sunion 集合1 集合2 --找出集合1和集合2中所有的元素（去重）

set集合可以在微博，共同关注、共同爱好等上使用

Hash类型：
Map集合，key-map，值是一个map集合，本质和String类型没有太大区别，还是一个简单的key-value
hash命令以h开头

hset 集合名 key value --存值
hget 集合名 key --取值

hmset 集合名 key1 value1 key2 value2 --同时存多个值
mget 集合名 key1 key2 --同时获取多个值

hgetall 集合名 --获取集合中所有的值

hdel 集合名 key --删除集合中的指定key，对应的value值也就没有了

hlen 集合名 --获取集合长度

hexiste 集合名 key --判断集合中指定key是否存在

hkeys 集合名 --获取集合中所有的key
hvals 集合名 --获取集合中所有的value

hsetnx 集合名 key value --key不存在创建，存在不能设置

hash：

• 变更的数据，user name age，尤其是用户信息之类的，经常变动的信息，hash更适合对象的存储，String更适合字符串存储

Zset类型：
在set的基础上增加了一个值,zset命令以z开头

zadd 集合名 排序标志 元素 --存值
zrange 集合名 0 -1 --获取所有值

#注意：-inf 代表负无穷 +inf代表正无穷，inf可以是具体的值，可以用做范围筛选
zrangebyscore 集合名 -inf +inf --排序，从小到大
zreveange 集合名 0 -1 --排序，从大到小
rangebyscore 集合名 -inf +inf withscores --排序，从小到大，显示全部数据

zrem 集合名 元素 --移除指定元素

zcard 集合名 --查看集合大小

zcount 集合名 排序标志1 排序标志2 --获取指定区间的元素数量

set能做的zset都可以，相当于set集合能排序

三种特殊数据类型

geospatial地理位置：
朋友的定位、附近的人、打车距离计算
Redis的Geo在3.2版本推出的，这个功能可以推算地理位置的信息、两地之间的距离、方圆几里的人
只有6个命令：

• gotadd 添加地理位置 规则：两级无法直接添加，一般可以下载城市数据，通过java程序一次性导入，参数key值（经度、纬度、名称）有效的经度从-180度到180度；有效的纬度从-85.05112878度到85.05112878度，当坐标超过上述范围后，该命令会返回一个错误
• geodist 两人 / 地之间的距离 单位：m 米；km 千米； mi 英里；ft 英尺
• geohash 返回一个或多个位置元素的Geohash表示
• geopos 获取指定城市的经度和纬度
• georadius 以给定的经度和纬度为中心，找出某一半径内的元素
• georadiusbymember 找出位于指定元素周围的其他元素

注意： Geo底层的实现原理其实就是Zset，我们可以使用Zset命令来操作geo

Hyperloglog基数统计算法：
Redis在2.8.9版本更新了Hyperloglog数据结构
Hyperloglog是用来做基数统计的算法
优点：占用的内存是固定的，2^64不同的元素的技术，只需要费12KB内存，如果要从内存角度来比较的话Hyperloglog是首选（有0.81%错误率）
命令以P开头

• pfadd 集合名 元素… 添加元素
• pfcount 集合名 计数
• pfmerge 得到的集合 目标集合1 目标集合2 获取两个目标集合的并集（去重）

如果允许容错，那么一定使用Hyperloglog！
如果不允许容错，那么就使用set或自己需要的数据类型即可

Bitmaps：
位存储
统计用户信息，活跃、不活跃；登录、未登录！
Bitmaps位图，数据结构！都是操作二进制位来进行记录，就只有0和1两个状态
命令 使用Bitmaps来记录周一到周二的打卡

#第一个数字代表星期 第二个数字代表是否打卡，0代表没打，1代表打了
setbit sign 0 1
setbit sign 1 0
setbit sign 2 1
setbit sign 3 1
setbit sign 4 1
setbit sign 5 0
setbit sign 6 0
#查看某一天是否打卡
getbit sign 3
#统计打卡天数
bitcount sign