快速了解Redis

Redis是什么？为什么要使用Redis？他有什么好处和优势？他的弊端又有哪些呢？他的基本模型和技术有哪些？

Redis是什么？

Redis（Remote Dictionary Server）是一种开源的内存数据存储系统，它可以用作数据库、缓存和消息代理。它被设计用于快速访问、存储和分析数据，以及支持各种数据结构，如字符串、哈希表、列表、集合、有序集合等。Redis支持持久化，可以将数据保存在磁盘上，以便在重启后恢复数据。

为什么要使用Redis？

Redis有许多优点，使其成为广泛使用的数据存储和缓存解决方案：

优势

  1. 快速访问： Redis数据存储在内存中，因此具有非常快速的读写性能，适合用作缓存层，加速数据访问。
  2. 丰富的数据结构： Redis不仅支持简单的键值存储，还支持多种数据结构，如列表、集合、有序集合等，这使得它适用于更多不同类型的应用场景。
  3. 持久化： Redis支持数据的持久化，可以将数据保存在磁盘上，以便在服务器重启后恢复数据。
  4. 分布式架构： Redis支持分布式集群，可以将数据分散在多个节点上，提高数据的可用性和性能。
  5. 发布/订阅： Redis具有消息代理功能，可以用于发布和订阅消息，支持实时数据推送和通知。
  6. 事务支持： Redis支持事务，允许一系列操作以原子方式执行，保证数据的一致性。

弊端

  1. 内存消耗： Redis的数据存储在内存中，因此对于大规模数据集可能会占用大量内存。尽管有持久化选项，但内存仍然是其主要的存储介质。
  2. 单线程： Redis在单个进程中使用单线程处理所有的命令请求。这在某些高并发情况下可能成为性能瓶颈。

基本模型和技术

  1. 键值存储： Redis的基本模型是键值存储，您可以使用键来检索存储在Redis中的数据。
  2. 数据结构： Redis支持字符串、哈希表、列表、集合、有序集合等多种数据结构，使其非常灵活。
  3. 持久化： Redis支持两种持久化方式，分别是快照（snapshotting）和日志（append-only file）。
  4. 发布/订阅： Redis支持发布/订阅模式，允许客户端订阅特定的频道并接收实时消息。
  5. 分布式： Redis可以通过分片或复制来构建分布式架构，提高可用性和扩展性。

Redis vs. MySQL

性能比较

  1. 读写性能： Redis在内存中存储数据，因此具有非常快速的读写性能，尤其适合高并发读取和写入场景。与此相比，MySQL可能受到磁盘IO和索引的影响，其读写性能相对较低。
  2. 数据结构： Redis支持多种数据结构，使其适合用于更复杂的数据模型，如实时计数、排行榜、分布式锁等。MySQL虽然也支持多种数据类型，但通常用于结构化数据的存储。
  3. 缓存： Redis非常适合用作缓存层，可以减轻数据库的负载，提高数据访问速度。MySQL也可以用作缓存，但Redis的读取速度更快。
  4. 事务和持久化： Redis支持事务，但它的事务模型不如MySQL严格。MySQL提供强大的事务支持和多种持久化选项。

适用领域和场景

Redis适合场景

  • 实时数据：例如实时计数、统计信息和分析。
  • 缓存：用作高速缓存，提高数据访问速度。
  • 实时消息：发布/订阅模式用于实时消息传递。
  • 会话存储：存储用户会话数据，适用于分布式系统。
  • 分布式锁：实现分布式锁以协调多个系统的并发操作。

MySQL适合场景

  • 结构化数据：适用于关系型、事务性的结构化数据。
  • 复杂查询：支持复杂的查询和连接操作。
  • 大规模数据存储：适合大规模数据存储和管理。
  • 强大事务：需要强大的事务支持和ACID特性。

Redis和MySQL有各自独特的优势和用途，它们并不是直接替代关系。Redis可以在某些情况下用来增强项目性能，或者作为辅助数据库来存储特定类型的数据，例如缓存、会话、排行榜等。然而，对于需要复杂查询、关联性和事务的应用，Redis并不是MySQL的替代品。对于大部分应用，两者可以共同使用，以发挥各自的优势，构建更高效的系统。

Redis基本命令

现在很多大公司的后端服务都是基础存储服务+Redis缓存的形式，使用Redis进行缓存很大程度上提高了服务的效率，当然也存在缓存穿透、缓存雪崩的问题，但是在此之前还是要从Redis的基础命令开始学习掌握，所以在这里整理了Redis常用的命令。

字符串

在Redis中，字符串可以存储以下3中类型的值：字节串（byte string），整数，浮点数。

自增自减命令

INCR key-name：将键存储的值加上1

DECR key-name：将键存储的值减去1

INCRBY key-name amount：将键存储的值加上整数amount

DECRBY key-name amount：将键存储的值减去整数amount

INCRBYFLOAT key-name amount：将键存储的值价上浮点数amount，版本2.6以上可用

处理子串命令

APPEND key-name value：将value追加到key-name末尾

GETRANGE key-name start end：获取一个从start到end（包括）的子串

SETRANGE key-name offset value：将key-name的第offset位（从左到右，从0开始数）开始，设置成value

二进制位命令

GETBIT key-name offset：获取偏移量为offset的二进制位的值

SETBIT key-name offset value：将偏移量为offset的二进制位的值设置为value

BITCOUNT key-name [start end]：统计二进制串中1的个数，范围可选

BITOP operation dest-key key-name [key-name ...]，对key-name进行操作（operation可以为AND,OR,XOR,NOT）,将结果存储在dest-key中

列表

常用命令

RPUSH key-name value [value ...]：将一个值或多个值推入列表右侧

LPUSH key-name value [value ...]：将一个或多个值推入列表左侧

RPOP key-name：从列表最右侧移除并返回一个元素

LPOP key-name：从列表最左侧移除并返回一个元素

LINDEX key-name offset：返回列表中偏移量为offset的元素

LRANGE key-name start end：返回列表中从偏移量为start到end的元素，包括start和end

LTRIM key-name start end：对列表进行修剪，只保留从偏移量为start到end范围内的元素，包括start和end

集合

常用命令

SADD key-name item [item ...]：将一个元素或者多个元素添加到集合里面，并返回添加元素当中原本并不存在于集合里面的元素数量

SREM key-name item [item ...]：从集合里面移除一个或者多个元素，并返回移除元素的数量

SISMEMBER key-name item：检查元素item是否存在于集合key-name里

SCARD key-name：返回集合中包含的元素数量

SMEMBERS key-name：返回集合包含的所有元素

SRANDMEMBER key-name [count]：随机返回一个或多个元素，当count为整数的时候，命令返回的随机元素不会重复，负数时则可能会出现重复

SPOP key-name：随机地从集合中一出一个元素，并返回被移除的元素

SMOVE source-key dest-key item：如果source-key中包含item，则从source-key中移除元素item，并添加到dest-key中。如果item被成功移除命令返回1，否则返回0

散列

常用命令

HEXISTS key-name key：检查给定键是否存在于散列中

HKEYS key-name：获取散列包含的所有键

HVALS key-name：获取散列包含的所有值

HGETALL key-name：获取散列包含的所有键值对

HINCRBY key-name key increment：将键key存储的值加上整数increment

HINCRBYFLOAT key-name key increment：将键key存储的值加上浮点数increment

有序集合

常用命令

ZADD key-name score member [score member ...]：将带有给定分值的成员添加到有序集合里面

ZREM key-name member [member ....]：从有序集合里面移除给定成员，并返回被移除成员的数量

ZCARD key-name：返回有序集合包含的成员数量

ZINCRYBY key-name increment member：将member成员的分值加上increment

ZCOUNT key-name min max：返回分值介于min和max之间的成员数量

ZRANK key-name member：返回成员member在有序集合的排名

ZSCORE key-name member：返回成员member的分值

ZRANGE key-name start stop [WITHSCORES]：返回有序集合中排名介于start和stop之间的成员，如果给定年了可选的WITHSCORES选项，那么命令会将成员的分值一并返回

有序集合的范围性数据

ZREVRANK key-namemember：返回有序集合里成员member的排名，成员按照分值 从大到小排列

ZREVRANGE key-name start stop[WITHSCORES]：返回有序集合给定排名范围内 的成员，成员按照分值从大到小排列

ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count]：返回 有序集合中，分值介于min和max之间的所有成员 获取有序集合中分值介于min和max之间的所有成员，并按照分值从大到小的顺序来返 回它们

ZREMRANGEBYRANK key-name start stop ：移除有序集合中排名介于start和stop 之间的所有成员

ZREMRANGEBYSCORE key-name min max：移除有序集合中分值介于min和max之间的所有成员

ZINTERSTORE dest-key key-count key [key ...] [WEIGHTS weight[weight ...]] [AGGREGATE SUMIMIN|MAX]：对给定的有序集合执行类似于集合的交集运算

ZUNIONSTORE dest-key key-count key [key ...] [WEIGHTS weight[weight ...]] [AGGREGATE SUM|MIN|MAX]：对给定的有序集合执行类似于集合的并集运算

其他命令

排序

SORT source-key [BY pattern] [LIMIT offset count] [GET pattern [GET pattern ...]] [ASCIDESC] [ALPHA] [STORE dest-key]：根据给定的选项，对输入列表、集合或者有序集合进行排序，然后返回或者存储排序的结果

处理过期时间

PERSIST key-name：移除键的过期时间

TTLkey-name：查看给定键距离过期还有多少秒

EXPIRE key-nameseconds：让给定键在指定的秒数之后过期

EXPIREAT key-nametimestamp：将给定键的过期时间设置为给定的UNIX时间戳

PTTLkey-name：查看给定键距离过期时间还有多少毫秒，这个命令在Redis2.6或以上版本可用

PEXPIRE key-name milliseconds ：让给定键在指定的毫秒数之后过期，这个命令在Redis2.6 或以上版本可用

PEXPIREAT key-name timestamp-milliseconds：将一个毫秒级精度的UNIX时间戳设置 为给定键的过期时间，这个命令在Redis2.6或以上版本可用