Redis 简明教程

2. redis安装

2.1 linux下 redis的安装和启动

# 下载 redis
$ wget http://download.redis.io/releases/redis-4.0.10.tar.gz

# 解压值 /usr/local/src/下
$ tar -zxvf redis-4.0.10.tar.gz -C /usr/local/src/

# 进入 redis安装目录
$ cd /usr/local/src/redis-4.0.10

# 编译   [安装完成]
$ make 

# 启动 redis服务器 (指定配置文件是 redis根目录下的 redis.conf)
# 注意 redis-server 和 redis-cli两个命令都在 src目录下
$ src/redis-server redis.conf

# 查看 redis进程
$ ps -aux | grep redis

# 配置 redis在后台启动
修改 redis.conf, 将 daemonize no 改为 daemonize yes

# 连接到 redis
$ src/redis-cli [-p 6379]

# 以认证的方式连接到 redis   (redis设置了密码)
$ src/redis-cli -p 6379 -a youpassword
=> Warning: Using a password with '-a' option on the command line interface may not be safe. 
   (不安全, 暴露了密码, 推荐使用下面这种先连接后认证的方式)

$ src/redis-cli -p 6379
$ auth youpassword

# 关闭 redis
$ src/redis-cli -p 6379 shutdown

2.2 windows下 redis的安装和启动

# 进入 redis安装目录
$ cd J:devserver
edis64bit

# 注意 windows版本的 redis全部文件都放在一个目录下
# 启动 redis服务端
$ redis-server.exe redis.windows.conf

# 连接到 redis
redis-cli [-p 6389]

# 关闭 redis
$ redis-cli.exe -p 6379 shutdown

3. redis配置

redis的配置文件位于 redis安装目录下, 名为 redis.conf (windows: redis.windows.conf)
可以通过 config命令查看或设置选项

3.1 配置文件说明

# 查看 redis配置
$ config get config_setting_name
$ config get loglevel
$ config get *

# 修改 redis配置 (直接编辑 redis.conf文件也可以)
$ config set loglevel 'notice'

部分参数说明
  daemonize yes|no
    redis默认不是以守护进程方式运行, 可以通过该配置项进行修改, 使用 yes启用守护进程

  pidfile path
    当 redis以守护进程运行时, redis会默认把 pid写入到 /var/run/redis.pid文件中, 通过 pidfile指定

  port 6379
    指定 redis监听端口, 默认端口为 6379

  bind 127.0.0.1
    绑定的主机地址

  timeout 300
    当客户端闲置多长时间后关闭连接, 如果指定为0, 表示关闭该功能, 默认为0

  loglevel debug|verbose|notice|waring
    指定日志记录级别, Redis总共支持四个级别：debug、verbose、notice、warning，默认为 notice

  logfile stdout
    日志记录方式, 默认为标准输出, 如果配置 redis以守护进程运行, 而这里有配置为日志记录方式为
    标准输出, 则日志将会发送给 dev/null

  databases 16
    设置数据库的数量, 默认为16

  save <seconds> <change>
    指定在多长时间内, 有多少次更新操作, 就将数据同步到数据文件, 可以多个条件配合
    默认: "900 1 300 10 60 10000"

  rdbcompression
    指定存储至本地数据库时, 是否压缩数据, 默认为 yes.
    redis采用了 LZF压缩, 如果为了节省 CPU时间, 可以关闭该选项, 但会导致数据库文件变得巨大

  dbfilename dump.rdb
    指定本地数据库名, 默认为 dunp.rdb (十六进制文件)

  dir ./
    指定本地数据库存放目录

  slaveof <master_ip> <master_port>
    设置当本机为 slave服务时, 指定 master服务的 ip和端口, 在 redis启动时, 它会自动从 master进行数据同步

  masterauth <master_password>
    当 master服务设置了密码保护时, salve服务连接到 master的密码

  requirepass foobared
    设置 redis连接密码, 如果配置了连接密码, 客户端在连接 redis时需要通过 AUTH <password> 命令
    提供密码, 默认关闭

  maxclients
    设置同一时间最大客户端连接数, 默认是 10000, 如果设置 maxclinets 0, 表示不作限制
    当客户端连接数达到限制时, redis会关闭新的连接, 并向客户端返回 max number of clients reached

  maxmemory <bytes>
    指定 redis最大内存限制, redis在启动时会把数据加载到内存, 达到最大内存后, redis会尝试清除已到期
      或即将到期的key, 当此方法处理后, 仍然达到最大内存设置, 将无法再进行写入操作, 但仍可以进行读取操作,
      redis新的 vm机制, 会把 key存入内存, value存放在 swap区
    默认值: 0

  appendonly yes|no
    指定是否在每次更新操作后进行日志记录, redis默认是异步的把数据写入磁盘, 如果不开启, 可能会在断电时
    导致一段时间内的数据丢失, 因为 redis本生的数据同步是按照上面 save条件来同步的, 所以有的数据会在
    一段时间内只存在于内存中, 默认值是 no

  appendfilename appendonly.aof
    指定更新日志文件名, 默认为 appendonly.aof

  appendfsync everysec
    指定更新日志, 共有三个可选值
      no: 表示等操作系统进行数据缓存同步到磁盘 (快)
      always: 表示每次更新操作后手动调用 fsync()将数据写到磁盘 (慢, 安全)
      everysec: 表示每秒同步一次 (折中, 默认值)
      appendfsync

  vm-enabled no
    指定是否启用虚拟内存机制, 默认值为 no.
    vm机制将数据分页存放, 由 redis将访问量较少的页(即冷数据) swap到磁盘上, 访问多的页面由磁盘自动
      换出到内存中

  vm-swap-file /tmp/redis.swap
    虚拟内存文件路径, 默认值为 /tmp/redis.swap, 不可多个 redis实例共享

  vm-max-memory 0

  vm-page-size 32

  vm-pages 134217728

  vm-max-threads 4

  glueoutputbuff yes
    设置在客户端应答时, 是否把较小的包合并为一个包发送, 默认为 yes

  hash-max-zipmap-entries 64
  hash-max-zipmap-value 512
    指定在超过一定的数量或者最大的元素超过某一临界值时, 采用一种特殊的 hash算法

  activerehasing yes
    指定是否激活重置哈希, 默认为开启

  include /path/local.conf
    指定包含其他的配置文件, 可以在同一主机上多个 redis实例之间使用同一份配置文件, 而同时各个
    实例又拥有自己的特定配置文件

4. redis数据类型及相关指令

4.1 与 key有关的指令

# 设置字符串类型的键值对
$ set key value

# 删除一个键值对, 删除成功返回1, 失败返回0
$ del key

# 序列化给定 key, 并返回被序列化的值
$ dump key

# 检查给定 key是否存在
$ exists key

# 为给定 key设置过期时间
$ expire key seconds

# expireat的作用于 expire类似, 都用于为 key设置过期时间, 不同之处在于 expireat命令接收的参数是 unix时间戳
$ expireat key timestamp

# 设置 key的过期时间, 以毫秒计
$ pexpire key millseconds

# 设置 key的过期时间, 接受一个毫秒为单位的时间戳
$ pexpireat key millseconds-timestamp

# 查找符合所有给定模式的 key
$ keys pattern

# 将当前数据的指定 key移动到 db数据库
$ move key db

# 移除 key的过期时间, key将保持持久
$ persist key

# 以毫秒为单位, 返回给定 key的剩余的过期时间
$ pttl key

# 以秒为单位, 返回给定 key的剩余生存时间
$ llt key

# 从当前数据库中随机返回一个 key
$ ramdomkey

# 为 key重命名
$ rename key newKey

# 返回 key所存储的值的类型
$ type key

4.2 String类型

基本语法: command key_name

常用指令

# 为某个 key设置 value   
$ set key value

# 获取值
$ get key

# 返回 key中字符串值的子字符串
$ getrange key start end

# 将给定 key的值设置为 value, 并返回 key的旧值
$ getsek key value

# 对 key所存储的字符串值, 获取指定偏移量上的位(bit)
getbit key offset     ??

# 获取所有(一个或多个)给定 key的值
$ mget key1 key2

# 对 key所存储的字符串值, 设置或清除指定偏移量上的位(bit)
$ setbit key offset value     ??

# 将值关联到 key, 并将 key的过期时间设置为 seconds
setex key seconds value

# 只有在 key不存在时设置 key的值
$ setnx key value

# 用 value参数覆写给定 key所存储的字符串, 从偏移量 offset开始
$ setrange key offset value

# 返回 key所存储的字符串的长度
$ strlen key

# 同时设置一个或多个 key-value对
$ mset key1 value1 key2 value2

# 同时设置一个或多个 key-value对, 当且仅当所有 key不存在
$ msetnx key1 value1 key2 value2

# 这个命令和 setex类似, 但是它以毫秒为单位设置 key的生存时间, 而不是像 setex那样以秒为单位
$ psetex key millseconds value

# 将 key中存储的值 + 1
$ incr key

# 将 key所存储的值加上指定的增量 (increment)
$ incrby key increment

# 将 key所存储的值加上给定的浮点增量值 (incement)   这样会将 key对应的值变为 string
$ incrbyfloat key increment

# value - 1
$ decr key

# value - increment
$ decrby key increment

# 如果 key已经存在并且是一个字符串, append命令将 value追加到原字符串末尾
$ append key value

4.3 Hash类型

redis hash是一个 string类型的 field和 value的映射表, hash特别适合用于存储对象
redis中每个 hash可以存储 2^32 - 1 个键值对 (40多亿)

# 设置 hash
$ hmset key k1 v1 k2 v2

# 获取 hash表中的所有键值对
$ hgetall key

# 获取存储在 hash表中指定字段的值
$ hget key field

# 为 hash表新增字段
$ hset key k v

# 删除一个或多个 hash表 键值对
$ hdel key field1 [field2 ...]

# 查看 hash表中, 某个指定的 key是否存在
$ hexists key field

# 为 hash表中指定字段加上增量
$ hincrby key increment

# + (float) increment
$ hincrbyfloat key increment

# 获取 hash表的所有字段名
$ hkeys key

# 获取 hash表的字段数目
$ hlen key

# 获取所有给定字段的值
$ hmget key field1 field2

# 为 hash表批量增加键值对
$ hmset key k1 v1 [k2 v2]

# 为 hash表的某个字段设置新值
$ hset key field value

# 只有在字段不存在时, 增加键值对
$ hsetnx key field value

# 获取 hash表中的所有值
$ hvals key

# 迭代 hash表中的键值对
$ hscan key cursor [match pattern] [count count]

4.4 List类型

Redis列表是简单的字符串列表, 按照插入顺序排序, 你可以添加一个元素到列表的头部(左边)或者
尾部(右边)
一个列表最多可以包含 2^32 - 1 个元素

# 向列表头部中插入元素 (类似于压栈操作, 将元素放在列表头部)
# 注: 可以插入一个或多个元素, 多个元素按照顺序往列表头部插入
$ lpush key value1 [value2 ...]

# 查看列表中某个区间的元素 (start 和 end分别为起始和结束索引)
# 注: 0是头部元素, -1是尾部元素, 使用 lrange key 0 -1 可以查看列表的所有元素
$ lrange key start end

# 将一个或多个值插入到已存在的 key的头部 (如果 key不存在, 将不执行操作)
$ lpushx key value1 [value2 ...]

# 向列表尾部插入元素
$ rpush key value1 [value2 ...]

# 和 lpushx key value1 [value2 ...] 作用类似, 不过是从尾部插入
$ rpushx key value1 [value2 ...]

# 在列表的某个元素之前或之后添加新元素, 如果有多个 pivot, 以离表头最近的为准
$ linsert key before|after pivot value

# 删除并返回头部元素
$ lpop key

# 删除并返回尾部元素
$ rpop

# 保留区域内的元素, 其他删除    [start end]
$ ltrim key start end

# 移除等于 value的元素, 当 count > 0时, 从表头开始查找, 移除 count个;
#    当 count = 0时, 从表头开始查找, 移除所有等于 value的
#    当 count < 0时, 从尾部开始查找, 移除 count个
$ lrem key count value

# 设置列表指定索引处的值, 如果索引不存在则报错
$ lset key index value

# 查找列表中指定索引处的元素, index为负数时表示反向索引
$ lindex key index

# 移除并返回列表的第一个元素, 如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止
$ blpop key1 [key2 ...] timeout

# 移除最后一个元素
$ brpop key1 [key2 ...] timeout

# 从列表中弹出一个元素, 将弹出的元素插入到另外一个列表中并返回它, 
#   如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止
$ brpoplpush source destination timeout

4.5 Set类型

Redis的 Set是 String类型的无序集合, 集合成员是唯一的, 这就意味着集合不能重复
Redis中的 Set是通过 hash表实现的, 所以添加, 删除, 查找的复杂度都是 O(1)
集合中的最大成员数是 2^32 - 1

# 向集合中添加一个或多个成员
$ sadd key value1 [value2 ...]

# 获取集合的成员数
$ scard key

# 返回集合的所有成员
$ smembers key

# 返回给定所有集合的差集 (注意顺序, 第一个集合作为基准)
$ sdiff key1 key2

# 返回给定所有集合的差集, 并存储在 destination     (如果 destination存在的话, 会将其覆盖)
$ sdiffstore destination key1 [key2 ...]

# 判断元素是否为集合 key的成员
$ sismember key member

# 将 member元素从 source集合移动到 destination
$ smove source destination member

# 从集合 key中随机移除一个元素并返回
$ spop key

# 从集合 key中随机选择 count个元素并返回, 最多只能把元素全部返回
$ srandmember key [count]

# 返回所有给定集合的并集
$ sunion key1 key2 [key3 ...]

# 将所有给定集合的并集存储在 destination中
$ subionstore destination key1 key2 [key3 ...]

# ??
$ sscan key cursor [match pattern] [count count]

5.6 Zset (Sorted Set)类型

Redis有序集合和集合一样, 也是存储 string类型的数据, 并且不允许重复
不同的是每个元素都会关联一个 double类型的分数, redis正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大排序的
有序集合的成员是唯一的, 但分数(score)却可以重复

# 向有序集合中添加一个或多个成员, 或者更新已存在成员的分数
$ zadd key score1 value1 [score2 value2 ...]

# 获取有序集合的成员数
$ zcard key

# 计算在有序集合中指定区间分数的成员数
$ zcount key min max

# 有序集合中对指定成员的分数加上增量 increment
$ zincrby key increment member

# 计算给定的一个或多个有序集合的交集, 并将结果存储在新的有序集合中
$ zinterstore destination numkeys key1 [key2 ...]

# 在有序集合中计算指定字典区间内的成员数量
$ zlexcount key min max     ??

# 返回指定区间内的有序集合
$ zrange key start end  [withscores]

# 返回指定区间内的有序集合
$ zrangebylex key mix max [limit offset count]

# 通过分数返回有序集合指定区间内的成员
$ zrangebyscore key min max [withscores] [limit]    ?? limit是什么东西

# 返回有序集合中指定成员的索引
$ zrank key member

# 移除有序集合中的一个或多个成员
$ zrem key member1 [member2]

# 移除有序集合中给定的字典区间的所有成员
$ zremrangebylex key min max    ?? 与 lex相关的操作是在干嘛

# 移除有序集合中??在指定区间的所有成员
$ zremrangebyrank key start end

# 移除有序集合中分数在指定区间的所有成员
$ zremrangebyscore key min max

# 返回有序集合中在索引在指定区间内的成员, 分数由高到低
$ zrevrange key start end [withscores]

# 返回有序集合中分数在指定区间内的成员, 分数从高到低排序
$ zrevrangebyscore key max min [withscores]

# 返回有序集合中指定成员的排名, 有序集合成员按分数值从大到小排序
$ zrevrank key member

# 查看有序集合中某一成员的分数
$ zscore key member

# 计算一个或多个有序集合的并集, 并存储在新的 destination中
$ zunionstore destination numkeys key1 [key2 ...]

# 迭代有序集合中的元素 (包括元素成员和元素分数)
$ zscan key cursor [match pattern] [count count]

6. 一些补充

6.1 `scan` 命令

SCAN cursor [MATCH pattern] [COUNT count]

SCAN命令及相关的 SSCAN, HSCAN和 ZSCAN命令都用于增量迭代一个集合元素

scan命令用于迭代当前数据库中的 key集合
sscan命令用于迭代 set集合中的元素
hscan命令用于迭代 hash类型中的键值对
zscan命令用于迭代 SortSet集合中的元素和元素对应的分数

以上列出的四个命令都支持增量式迭代, 他们每次执行都只会返回少量元素, 所以这些命令可以用于生产
环境, 而不会出现像 keys或者 smembers命令带来的可能会阻塞服务器的问题

不过, smembers命令可以返回集合键当前包含的所有元素, 但是对于 scan这类增量式迭代命令来说,
有可能在增量迭代过程中, 集合元素被修改, 对返回值无法提供完全准确的保证

sscan, hscan, zscan命令的第一个参数总是 key, scan命令则不需要在第一个参数提供任何 key,
因为它迭代的是当前数据库的所有 key

scan命令的基本用法

scan命令是一个基于游标的迭代器, 这意味着命令每次被调用都需要使用上一次这个调用返回的游标
作为该次调用的游标参数, 以此来延续之前的迭代过程. 当 scan命令的游标参数被设置为 0时,
服务器将开始一次新的迭代, 而当服务器向用户返回值为 0的游标时, 表示迭代已结束

6.2 HyperLogLog结构

Redis在 2.8.9版本中添加了 HyperLogLog结构
Redis HyperLogLog是用来做基数统计的算法, HyperLogLog的优点是: 在输入元素的数量或体积
非常大时, 计算基数所需的空间总是固定的, 并且是很小的
在 Redis里面, 每个 HyperLogLog键只需要花费 12KB内存, 就可以计算接近 2^64个不同的基数
这和计算基数时, 元素越多耗费内存越多的集合形成鲜明对比.
但是, 因为 HyperLogLog只会根据输入元素来计算基数, 而不会存储输入元素本身, 所以 HyperLogLOg
不能像集合那样, 返回输入的各个元素

什么是基数 ?
比如数据集 {1, 3, 5, 7, 5, 7, 8}, 那么这个数据集的基数集为 {1, 3, 5, 7, 8}
基数(不重复元素)为 5, 基数估计就是在误差可接受的范围内, 快速计算基数