1. 入门

1.1 简介

• 问题

  • 海量用户
  • 高并发

• 原因

  • 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，不便于大规模集群

• 解决思路

  • 降低磁盘IO次数--内存存储

  • 去除数据间关系--不存储关系，仅存数据

    NoSql

1.2 NoSql

• 定义：NoSql（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：应对海量用户和海量数据前提下的数据处理问题。
• 相对特征
  • 可扩容，可伸缩
  • 大量数据下高性能
  • 灵活的数据模型
  • 高可用
• 常见NoSql数据库
  • Redis
  • MemCache
  • HBase
  • MongoDB
• 解决方案（电商场景）
  • 商品基本信息（MySql）
    • 名称
    • 价格
    • 厂商
  • 商品附件信息（MongoDB）
  • 描述
  • 评论
  • 详情
  • 图片信息（分布式文件系统）
  • 搜索关键字（ES、Lucene、Solr）
  • 热点信息（Redis、MemCache、tair）
    • 高频
    • 波段性
• 应用场景：不同的nosql适用于不同的场景，技术选型的时候要合理考虑。

1.3 Redis

• 定义：Redis（Remote Dictionary Server）是用C语言开发的开源的单线程的高性能的额键值对数据库。
• 特征
  • 数据间没有必然关系
  • 内部采用单线程进行工作
  • 高性能
  • 支持多数据类型（只针对value，key都是string类型）
    • string
    • hash
    • list
    • set
    • sorted_set
  • 支持数据持久化，容灾
• 应用
  • 热点数据的加速查询，如热点商品、热点资讯等
  • 任务队列，如秒杀、抢购、购票排队等
  • 即时信息查询，如排行榜、访问统计、在线人数等
  • 实效性控制，如邀请码控制、投票控制等
  • 分布式系统数据共享，如session共享
  • 消息队列
  • 分布式锁

1.4 常用命令

• set key value
• get key
• del key
• clear
• exit
• quit
• help

2. 基本数据类型

2.1 string

• 基本描述
  • 存储的数据：单个数据，最简单和最常用的数据存储类型。
  • 存储数据格式：一个存储空间保存一个数据。
  • 存储内容：通常使用字符串，如果字符串以整数形式展示，可以作为整数进行操作。
• 基本操作
  • 添加/修改
    • set key value
    • mset key1 value1 key2 value2 ...（m--multiple 多个）
  • 获取
    • get key
    • mget key1 key2 ...
  • 删除
    • del key
  • 获取字符个数（字符串长度，value的长度）
    • strlen key
  • 追加信息到原始信息后部（如果原始信息存在就追加，不存在就新建）
    • append key value
• 扩展操作
  • redis用于控制数据库主键id的生成，保证主键唯一性
    • 业务场景：分布式系统中，分表架构的主键ID，要保证统一性且不能重复，oracle中有sequence实现，mysql没有具体方案，如何解决？
    • 解决方案
      • 设置数值增加（必须是整型数据，否则报错，并且不能超过long的最大数据值）
        • incr key（自增）
        • incrby key increment（增加指定值）
        • incrbyfloat key increment（增加浮点型的指定值，可以增加整数型）
      • 设置数值减少（同增加，增加和减少的值都可以为负数）
        • decr key （自减）
        • decrby key increment
  • redis控制数据的生命周期，通过数据是否有效来控制业务
    • 业务场景：热门商品推荐有效期，很多热点信息都具有时效性。
    • 设置数据具有指定的生命周期
      • setex key seconds value
      • psetex key milliseconds value
  • redis应用于各种结构型和非结构型的高热度数据访问加速
    • eg: user:id:3506728370:fans → 12210947（大V粉丝数） 注：参考下文key命名规范
    • eg: user:id:3506728370 →
      {"id":3506728370,"name":"春晚","fans":12210862,"blogs":6164, "focus":83}
• 注意事项
  • 数据操作不成功的反馈与数据正常操作之间的差异（取决于想要获取什么）
    • 表示运行结果成功
      • 0->false
      • 1->true
    • 表示运行结果的值
      • 3->3个
      • 1->1个
  • 数据未获取到（nil等同于null）
  • 数据最大存储量（512MB）
  • 数值计算最大范围（Java中long的最大值-9223372036854775807）
• 数据规范（热点数据key命名规范）
  • 表名:主键名:主键值:字段名

2.2 hash

• 基本描述
  • 对一系列存储的数据进行编组，方便管理，典型应用存储对象信息。
  • 一个存储空间保存多个键值对数据。
  • 底层使用hash表实现结构实现数据存储。
• 基本操作
  • 添加/修改数据
    • hset key field value
    • hmset key field1 value1 field2 value2 ...
  • 获取数据
    • hget key field
    • hmget key field1 field2
    • hgetall key
  • 删除数据
    • hdel key field1 [field2]
  • 获取hash表中字段数量
    • hlen key
  • 获取hash表中是否存在指定字段
    • hexists key field
• 扩展操作
  • 获取hash表中所有的字段名和字段值
    • hkeys key
    • hvals key
  • 设置指定字段的数值数据增加指定范围值
    • hincrby key field increment
    • hincrbyflot key field increment
• 注意事项
  • hash类型下的value只能存储字符串，不允许存储其他数据类型，不存在嵌套现象。如果数据未取到，对应的值为nil。
  • 每个hash可以存储2³²-1个键值对。
  • hash类型十分贴近对象的数据存储形式，并且可以灵活添加删除对象属性。但是不可滥用。
  • hgetall操作可以获取全部属性，如果field过多，遍历整体数据效率较低，可能成为数据访问瓶颈。
• 应用场景
  • redis应用于购物车数据存储设计。
  • redis应用于抢购，限购类、限量发送优惠券、激活码等业务的数据存储设计。

2.3 list

• 基本描述
  • 数据存储需求：存储多个数据，并对数据进入存储空间的顺序进行区分。
  • 存储结构：一个存储空间存储多个数据，且通过数据可以体现进入顺序。
  • list类型：保存多个数据，底层是双向链表实现。
• 基本操作
  • 添加/修改数据
    • lpush key value1 [value2] ...
    • rpush key value1 [value2] ...
  • 获取数据
    • lrange key start stop （下标）
    • lindex key index
    • llen key
  • 获取并移除数据
    • lpop key
    • rpop key
• 扩展操作
  • 规定时间内获取并移除数据（有就移除，没有就阻塞）
    • blpop key1 [key2] timeout
    • brpop key1 [key2] timeout
    • brpoplpush source destination timeout
  • 移除指定数据（redis应用于具有操作先后顺序的数据控制）
    • lrem key count value
• 注意事项
  • list中保存的数据都是string类型，数据总容量有限最多2³²-1个元素。
  • list具有索引的概念，但是数据的操作通常以队列或栈的形式进行入队出队操作。
  • 获取全部数据操作结束索引设置为-1。
  • list可以对数据进行分页操作，通常第一页的数据来自于list，第二页之后的数据以数据库的形式加载。
• 应用场景
  • 依赖list的数据具有顺序的特征对信息进行管理。
  • 使用队列模型进行多路信息汇总合并。
  • 使用栈模型解决最新消息的展示。

2.4 set

• 基本描述
  • 存储需求：存储大量的数据，在查询方面提供更高的效率。
  • 存储结构：与hash存储结构相同，仅存键，不存储值（nil），并且值是不允许重复的。
• 基本操作
  • 添加数据
    • sadd key member1 [member2] ...
  • 获取全部数据
    • smembers key
  • 删除数据
    • srem key member1 [member2] ...
  • 获取集合数据总量
    • scard key
  • 判断集合中是否包含指定数据
    • sismember key member
• 扩展操作
  • 随机获取集合内指定数量的数据（redis用户随机推荐类的信息检索）
    • srandmember key [count] count不加默认为1
  • 随机获取集合内指定数量的数据并将数据移除
    • spop key [count]
  • 求两个集合的交、并、差集
    • sinter key1 [key2]
    • sunion key1 [key2]
    • sdiff key1 [key2]
  • 求两个集合的交、并、差集并存储到指定集合中
    • sinterstore destination key1 [key2]
    • sunionstore destination key1 [key2]
    • sdiffstore destination key1 [key2]
  • 将指定数据从原始集合中移动到目标集合中
    • smove source destination member
• 注意事项
  • set类型不允许数据重复，如果添加的数据在set中已经存在，将只保留一份。
  • set虽然和hash存储结构相同，但是无法启用hash中存储值的空间。
• 应用场景
  • redis应用于相同类型数据快速去重
  • redis应用于黑名单和白名单设定的服务控制

2.5 sorted_set

• 基本描述

  • 存储需求：数据排序有利于数据的有效展示，需要提供一种可以根据自身特征进行排序的方式。
  • 存储结构：在set存储结构上添加可排序字段。

• 基本操作

  • 添加数据

    • zadd key score1 member1 [score2 member2 ...]

  • 获取全部数据

    • zrange key start stop [withscores]
    • zrevrange key start stop [withscores] --排序结果反转

  • 删除数据

    • zrem key member [member ...]

  • 按条件获取数据

    • zrangebyscore key min max [withscores]
    • zrevrangebyscore key min max [withscores]

  • 按条件删除数据

    • zremrangebyrank key start stop
    • zremrangebyscore key min max

  • 获取集合数据总量

    • zcard key
    • zcount key min max

  • 集合交、并操作

    • zinterstore destination numkeys key [key ...]
    • zunionstore destination numkeys key [key ...]

    注意

    • min和max用于限定搜索查询的条件，表示最小和最大。
    • start和stop用于限定查询的范围，作用于索引，表示开始和结束索引。
    • offset和count用于限定查询范围，作用与查询结果，表示开始位置和数据总量。

• 扩展操作

  • 获取数据对应的索引（排名）
    • zrank key member
    • zrerank key member
  • score值获取与修改
    • zscore key member
    • zincrby key increment member

• 注意事项

  • score保存的数据存储空间是64位，如果是整数范围是-9007199254740992~9007199254740992。
  • score保存的数据也可以是双精度的double值，可能会丢失精读。
  • sorted_set底层存储还是基于set结构的，因此数据不能重复，如果重复添加相同数据，score值会反复覆盖，保留最后一次修改的结果。

• 应用场景

  • redis应用于计数器组合排序功能对应的排名。
  • redis应用于定时任务执行顺序管理或任务过期管理。
  • redis应用于即时任务/消息队列执行管理。
  • redis应用于按次结算的服务控制。

2.6 解决方案列表

• Tips 1：redis用于控制数据库表主键id，为数据库表主键提供生成策略，保障数据库表的主键唯一性
• Tips 2：redis 控制数据的生命周期，通过数据是否失效控制业务行为，适用于所有具有时效性限定控制的操作
• Tips 3：redis应用于各种结构型和非结构型高热度数据访问加速
• Tips 4：redis 应用于购物车数据存储设计
• Tips 5：redis 应用于抢购，限购类、限量发放优惠卷、激活码等业务的数据存储设计
• Tips 6：redis 应用于具有操作先后顺序的数据控制
• Tips 7：redis 应用于最新消息展示
• Tips 8：redis 应用于随机推荐类信息检索，例如热点歌单推荐，热点新闻推荐，热卖旅游线路，应用APP推荐，大V推荐等
• Tips 9：redis 应用于同类信息的关联搜索，二度关联搜索，深度关联搜索
• Tips 10：redis 应用于同类型不重复数据的合并、取交集操作
• Tips 11：redis 应用于同类型数据的快速去重
• Tips 12：redis 应用于基于黑名单与白名单设定的服务控制
• Tips 13：redis 应用于计数器组合排序功能对应的排名
• Tips 14：redis 应用于定时任务执行顺序管理或任务过期管理
• Tips 15：redis 应用于及时任务/消息队列执行管理
• Tips 16：redis 应用于按次结算的服务控制
• Tips 17：redis 应用于基于时间顺序的数据操作，而不关注具体时间

3. Redis通用指令

• 删除指定key
  • del key
• 获取key是否存在
  • exists key
• 获取key的类型
  • type key
• 为key设置有效期
  • expire key seconds
  • pexpire key milliseconds
  • expireat key timestamp
  • pexpireat key milliseconds-timestamp
• 获取key的有效时间
  • ttl key
  • pttl key
• 切换key从时效性转换为永久性
  • persist key
• 查询key
  • keys pattern （正则）
• 为key改名
  • rename key newkey
  • renamenx key newkey
• 对所有key排序
  • sort
• 其他key的通用操作
  • help @generic
• 切换数据库
  • select index
• 其他操作
  • quit
  • ping
  • echo message
• 数据移动
  • move key db
• 清除数据
  • dbsize
  • flushdb
  • flushall