NoSQL 开发中或多或少都会用到，也是面试必问知识点。最近这几天的面试每一场都问到了。但是感觉回答的并不好，还有很多需要梳理的知识点。这里通过几篇 Redis 笔记整个梳理一遍，后面再加上面试题。
1、什么是 NoSQL
NoSQL = Not Only SQL（不仅仅是 SQL）
关系型数据库：表格，行，列
泛指非关系型数据库的，随着 web 2.0 互联网的诞生！传统的关系型数据库很难对付 web 2.0 时代！尤其是超大规模的高并发的社区！暴露出来很多难以克服的问题 NoSQL 在当今大数据环境下发展的十分迅速，Redis 是发展最快，而且是我们当下必须要掌握的一个技术！
很多的数据类型比如用户的个人信息，社交网络，地理位置。这些数据类型的存储不需要一个固定的格式！不需要多余的操作就可以横向扩展的。Map<String, Object> 使用键值对来控制。
NoSQL 的特点：
1、方便扩展（数据之间没有关系，很好扩展）
2、大数据量高性能（Redis一秒写8万次，读取 11 万次，NoSQL的缓存记录级，是一种细粒度的缓存，性能会比较高）
3、数据类型是多样型的（不需要事先设计数据库，随取随用）
传统 RDBMS 和 NoSQL的比较：
传统的 RDBS
- 结构化组织
- SQL
- 数据和关系都存在单独的表中
- 操作语言，数据库定义语言
- 严格的一致性
- 基础的事务
- ...
NoSQL
- 不仅仅是数据
- 没有固定的查询语言
- 键值对存储，列存储，文档存储，图形数据库
- 最终一致性
- CAP 定理和 BASE （异地多活）
- 高性能，高可用，高可扩
2、NoSQL 的四大分类
KV 键值对：Redis
文档型数据库（bson 和 json 一样）：
- MongoDB：
- MongoDB 是一个基于分布式文件储存的数据库，使用 C++编写，主要用来处理大量的文档。
- MongoDB 是一个介于关系型数据库和非关系型数据中间的产品！MongoDB 是非关系型数据中功能最丰富，最像关系型数据库的。
- ConthDB
列存储数据库：
- HBase
- 分布式文件系统
图关系数据库：
- 他不是存图形，放的是关系，比如：朋友圈社交网络，广告推荐
- Neo4j、InfoGrid
3、Redis 入门
Redis （Remote Dictionary Server），即远程字典服务！
是一个开源的使用 ANSI C语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久刷的日志型、key-value 数据库，并提供多种语言的 API。免费和开源！是当下最热门的NoSQL 技术之一，也被人们称之为机构化数据库。
Redis 的作用：
1、内存存储、持久化（RDB 和 AOF）
2、效率高，可以用于高速缓存
3、发布订阅系统
4、地图信息分析
5、计数器、计时器（比如浏览量）
Redis 的特征：
1、多样化的数据类型
2、持久化
3、集群
4、事务
Redis 官网： https://redis.io/
Redis 中文网： http://www.redis.cn/
4、Redis 安装启动
到官网下载压缩包，上传到服务器
[root@itzhouc opt]# ll
-rw-r--r-- 1 root root 2002463 Apr 29 00:18 redis-5.0.8.tar.gz
[root@itzhouc opt]# tar -zxvf redis-5.0.8.tar.gz # 解压
[root@itzhouc redis-5.0.8]# yum install gcc-c++ # 增加环境支持
[root@itzhouc redis-5.0.8]# make # 安装
[root@itzhouc redis-5.0.8]# make install
[root@itzhouc redis-5.0.8]# cd /usr/local/bin # 进入Redis的默认安装目录
[root@itzhouc bin]# ls
jemalloc-config jeprof luajit mcrypt redis-benchmark redis-check-rdb redis-sentinel
jemalloc.sh libmcrypt-config luajit-2.0.4 mdecrypt redis-check-aof redis-cli redis-server
拷贝配置文件：
[root@itzhouc bin]# mkdir kconfig
[root@itzhouc bin]# cp /opt/redis-5.0.8/redis.conf kconfig/
[root@itzhouc bin]# cd kconfig/
[root@itzhouc kconfig]# ls
redis.conf
修改配置文件为后台启动：
[root@itzhouc kconfig]# pwd
/usr/local/bin/kconfig
[root@itzhouc kconfig]# vim redis.conf
修改配置项：
-
daemonize为yes。 -
注释掉
bind 127.0.0.1 -
修改
protected-mode no
启动 Redis
[root@itzhouc bin]# ls
jemalloc-config jeprof libmcrypt-config luajit-2.0.4 mdecrypt redis-check-aof redis-cli redis-server
jemalloc.sh kconfig luajit mcrypt redis-benchmark redis-check-rdb redis-sentinel
[root@itzhouc bin]# redis-server kconfig/redis.conf #通过特定的配置文件启动Redis
8178:C 29 Apr 2020 08:43:40.043 # oO0OoO0OoO0Oo Redis is starting oO0OoO0OoO0Oo
8178:C 29 Apr 2020 08:43:40.043 # Redis version=5.0.8, bits=64, commit=00000000, modified=0, pid=8178, just started
8178:C 29 Apr 2020 08:43:40.043 # Configuration loaded
使用客户端连接和测试：
[root@itzhouc bin]# redis-cli -p 6379
127.0.0.1:6379> ping
PONG
127.0.0.1:6379> set name test
OK
127.0.0.1:6379> get name
"test"
127.0.0.1:6379>
查看 Redis 进程：再开一个窗口
[root@itzhouc ~]# ps -ef|grep redis
root 8179 1 0 08:43 ? 00:00:00 redis-server 127.0.0.1:6379
root 8210 3437 0 08:44 pts/1 00:00:00 redis-cli -p 6379
root 8306 8281 0 08:48 pts/2 00:00:00 grep --color=auto redis
退出Redis：
127.0.0.1:6379> shutdown # 关闭Redis
not connected> exit # 退出
[root@itzhouc bin]# ps -ef|grep redis
root 8330 3437 0 08:49 pts/1 00:00:00 grep --color=auto redis
[root@itzhouc bin]#
后面可能会用到单机多 Redis 启动集群测试。
5、Redis 性能测试
redis-benchmark 是官网自带的压力测试工具。
| 序号 | 选项 | 描述 | 默认值 |
|---|---|---|---|
| 1 | -h | 指定服务器主机名 | 127.0.0.1 |
| 2 | -p | 指定服务器端口 | 6379 |
| 3 | -s | 指定服务器 socket | |
| 4 | -c | 指定并发连接数 | 50 |
| 5 | -n | 指定请求数 | 10000 |
| 6 | -d | 以字节的形式指定 SET/GET 值的数据大小 | 2 |
| 7 | -k | 1=keep alive 0=reconnect | 1 |
| 8 | -r | SET/GET/INCR 使用随机 key, SADD 使用随机值 | |
| 9 | -P | 通过管道传输 请求 | 1 |
| 10 | -q | 强制退出 redis。仅显示 query/sec 值 | |
| 11 | --csv | 以 CSV 格式输出 | |
| 12 | -l | 生成循环，永久执行测试 | |
| 13 | -t | 仅运行以逗号分隔的测试命令列表。 | |
| 14 | -I | Idle 模式。仅打开 N 个 idle 连接并等待。 |
使用方式：
# 测试 100 个并发连接，100000 个请求
redis-benchmark -h localhost -p 6379 -c 100 -n 100000
分析举例：
====== SET ======
100000 requests completed in 1.97 seconds # 对 10万个请求进行写入测试
100 parallel clients # 100 个并发客户端
3 bytes payload # 每次写入 3 个字节
keep alive: 1 # 只有一台服务器来处理这些请求，即单机性能
19.56% <= 1 milliseconds
98.70% <= 2 milliseconds
99.82% <= 3 milliseconds
99.85% <= 9 milliseconds
99.94% <= 10 milliseconds
99.95% <= 126 milliseconds
99.96% <= 127 milliseconds
100.00% <= 127 milliseconds # 所有请求在127 毫秒处理完成
50761.42 requests per second # 每秒处理 50761.42 个请求
6、基础知识
Redis 默认有 16 个数据库，这个可以在配置文件中查看。
[root@itzhouc bin]# vim kconfig/redis.conf
# Set the number of databases. The default database is DB 0, you can select
# a different one on a per-connection basis using SELECT <dbid> where
# dbid is a number between 0 and 'databases'-1
databases 16
默认使用的是第 0 个。
使用 select 命令切换数据库，使用 dbsize查看数据库大小：
[root@itzhouc bin]# redis-cli -p 6379
127.0.0.1:6379> ping
PONG
127.0.0.1:6379> select 3 # 切换数据库
OK
127.0.0.1:6379[3]> dbsize # 查看数据库大小
(integer) 0
127.0.0.1:6379[3]> set name jack
OK
127.0.0.1:6379[3]> dbsize
(integer) 1
127.0.0.1:6379[3]>
查看数据库中所有的key：
127.0.0.1:6379[3]> keys *
1) "name"
127.0.0.1:6379[3]>
清除当前数据库：
127.0.0.1:6379[3]> flushdb
OK
127.0.0.1:6379[3]> keys *
(empty list or set)
清除所有数据库：
127.0.0.1:6379> flushall
OK
127.0.0.1:6379> keys *
(empty list or set)
7、Redis 是单线程的什么这么快（面试题）
Redis 是很快的，官方表示，Redis 是基于内存操作，CPU 不是 Redis 的性能瓶颈，Redis 的性能瓶颈是机器的内存和网络带宽。既然可以单线程来实现，就使用单线程。
Redis 是 C 语言写的，官方提供的数据为 100000+ 的 QPS ，完全不比同样是使用 key-value 的Memecache 差。
Redis 为什么单线程还这么快呢？
1、误区1：高性能的服务器一定是多线性的？
2、误区2：多线程一定比单线程的效率高？
要了解在执行效率上 CPU > 内存 > 硬盘
核心：Redis 是将所有的数据全部放在内存中的，所有说使用单线程去操作执行效率就是最高的，多线程在执行过程中需要进行 CPU 的上下文切换，这个是耗时操作。对于内存系统来说，如果没有上下文切换效率就是最高的，多次读写都是在一个 CPU 上的，在内存情况下，这个就是最佳方案。
redis 采用网络IO多路复用技术来保证在多连接的时候， 系统的高吞吐量。 参考文章
下一篇笔记将介绍 Redis 的五大数据类型和三个特殊类型。
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