Redis數(shù)據(jù)庫（一）——介紹、配置與優(yōu)化

• 一、關(guān)系數(shù)據(jù)庫與非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫
• • 1、關(guān)系數(shù)據(jù)庫
  • 2、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫
  • 3、關(guān)系數(shù)據(jù)庫與非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫區(qū)別（三個方向）
  • • 數(shù)據(jù)存儲方式不同
    • 擴(kuò)展方式不同
    • 對事務(wù)性的支持不同
  • 4、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生背景
  • 5、小結(jié)
• 二、Redis簡介
• • 1、Redis的單線程模式
  • 2、Redis的優(yōu)點(diǎn)
• 三、Redis 安裝部署
• 四、Redis 命令工具
• • 1、redis-cli 命令行工具
  • 2、redis-benchmark 測試工具
• 五、Redis 數(shù)據(jù)庫常用命令
• • 1、set/get 存放/獲取數(shù)據(jù)
  • 2、keys 取值
  • 3、exists 判斷值是否存在
  • 4、del 刪除key
  • 5、type 獲取值的類型
  • 6、rename 重命名（覆蓋）
  • 7、renamenx 重命名（不覆蓋）
  • 8、dbsize 查看庫中key的數(shù)量
  • 9、設(shè)置密碼
• 六、Redis 多數(shù)據(jù)庫常用命令
• • 1、多數(shù)據(jù)庫間切換
  • 2、多數(shù)據(jù)庫間移動數(shù)據(jù)
  • 3、清除數(shù)據(jù)庫內(nèi)數(shù)據(jù)
• 七、Redis 高可用
• 八、Redis 持久化
• • 1、RDB和AOF持久化區(qū)別
  • 2、RDB 持久化
  • • （1）觸發(fā)條件
    • （2）執(zhí)行流程
    • （3）啟動時加載
  • 3、AOF持久化
  • • （1）開啟AOF
    • （2）執(zhí)行流程
    • （3）啟動時加載
  • 4、RDB和AOF的優(yōu)缺點(diǎn)
  • • （1）RDB持久化
    • （2）AOF持久化
• 九、Redis 性能管理
• • 1、查看Redis內(nèi)存使用
  • 2、內(nèi)存碎片率
  • 3、內(nèi)存使用率
  • 4、內(nèi)回收key

一、關(guān)系數(shù)據(jù)庫與非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫

1、關(guān)系數(shù)據(jù)庫

• 一個結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)庫，創(chuàng)建在關(guān)系模型（二維表格模型）基礎(chǔ)上，一般面向于記錄
• SQL 語句（標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)查詢語言）就是一種基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的語言，用于執(zhí)行對關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的檢索和操作。
• 主流的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫包括 Oracle、MySQL、SQL Server、Microsoft Access、DB2 等。

2、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫

• NoSQL(NoSQL = Not Only SQL )，意思是“不僅僅是 SQL”，是非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的總稱。
• 除了主流的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫外的數(shù)據(jù)庫，都認(rèn)為是非關(guān)系型。
• 主流的 NoSQL 數(shù)據(jù)庫有 Redis、MongBD、Hbase、Memcached 等。

3、關(guān)系數(shù)據(jù)庫與非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫區(qū)別（三個方向）

數(shù)據(jù)存儲方式不同

• 關(guān)系型和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的主要差異是數(shù)據(jù)存儲的方式。關(guān)系型數(shù)據(jù)天然就是表格式的，因此存儲在數(shù)據(jù)表的行和列中。數(shù)據(jù)表可以彼此關(guān)聯(lián)協(xié)作存儲，也很容易提取數(shù)據(jù)。
• 與其相反，非關(guān)系型數(shù)據(jù)不適合存儲在數(shù)據(jù)表的行和列中，而是大塊組合在一起。非關(guān)系型數(shù)據(jù)通常存儲在數(shù)據(jù)集中，就像文檔、鍵值對或者圖結(jié)構(gòu)。你的數(shù)據(jù)及其特性是選擇數(shù)據(jù)存儲和提取方式的首要影響因素。

擴(kuò)展方式不同

• SQL和NoSQL數(shù)據(jù)庫最大的差別可能是在擴(kuò)展方式上，要支持日益增長的需求當(dāng)然要擴(kuò)展。
• 要支持更多并發(fā)量，SQL數(shù)據(jù)庫是縱向擴(kuò)展，也就是說提高處理能力，使用速度更快速的計算機(jī)，這樣處理相同的數(shù)據(jù)集就更快了。因?yàn)閿?shù)據(jù)存儲在關(guān)系表中，操作的性能瓶頸可能涉及很多個表，這都需要通過提高計算機(jī)性能來客服。雖然SQL數(shù)據(jù)庫有很大擴(kuò)展空間，但最終肯定會達(dá)到縱向擴(kuò)展的上限。
• 而NoSQL數(shù)據(jù)庫是橫向擴(kuò)展的。因?yàn)榉顷P(guān)系型數(shù)據(jù)存儲天然就是分布式的，NoSQL數(shù)據(jù)庫的擴(kuò)展可以通過給資源池添加更多普通的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器(節(jié)點(diǎn))來分擔(dān)負(fù)載。

對事務(wù)性的支持不同

• 如果數(shù)據(jù)操作需要高事務(wù)性或者復(fù)雜數(shù)據(jù)查詢需要控制執(zhí)行計劃，那么傳統(tǒng)的SQL數(shù)據(jù)庫從性能和穩(wěn)定性方面考慮是你的最佳選擇。SQL數(shù)據(jù)庫支持對事務(wù)原子性細(xì)粒度控制，并且易于回滾事務(wù)。
• 雖然NoSQL數(shù)據(jù)庫也可以使用事務(wù)操作，但穩(wěn)定性方面沒法和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫比較，所以它們真正閃亮的價值是在操作的擴(kuò)展性和大數(shù)據(jù)量處理方面。

4、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生背景

• 可用于應(yīng)對 Web2.0 純動態(tài)網(wǎng)站類型的三高問題。
  • High performance——對數(shù)據(jù)庫高并發(fā)讀寫需求
  • Huge Storage——對海量數(shù)據(jù)高效存儲與訪問需求
  • High Scalability && High Availability——對數(shù)據(jù)庫高可擴(kuò)展性與高可用性需求
• 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫都有各自的特點(diǎn)與應(yīng)用場景，兩者的緊密結(jié)合將會給Web2.0的數(shù)據(jù)庫發(fā)展帶來新的思路。
  讓關(guān)系數(shù)據(jù)庫關(guān)注在關(guān)系上，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫關(guān)注在存儲上。
  例如，在讀寫分離的MySQL數(shù)據(jù)庫環(huán)境中,可以把經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)存儲在非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中，提升訪問速度。

5、小結(jié)

• 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫：

  • 實(shí)例–>數(shù)據(jù)庫–>表(table)–>記錄行(row)、數(shù)據(jù)字段(column)

• 非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫：

  • 實(shí)例–>數(shù)據(jù)庫–>集合(collection)–>鍵值對(key-value)
  • 非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫不需要手動建數(shù)據(jù)庫和集合（表）。

二、Redis簡介

• Redis 是一個開源的、使用 C 語言編寫的 NoSQL 數(shù)據(jù)庫。
• Redis 基于內(nèi)存運(yùn)行并支持持久化，采用key-value（鍵值對）的存儲形式，是目前分布式架構(gòu)中不可或缺的一環(huán)。

1、Redis的單線程模式

• Redis服務(wù)器程序是單進(jìn)程模型，也就是在一臺服務(wù)器上可以同時啟動多個Redis進(jìn)程，Redis的實(shí)際處理速度則是完全依靠于主進(jìn)程的執(zhí)行效率。
• 若在服務(wù)器上只運(yùn)行一個Redis進(jìn)程，當(dāng)多個客戶端同時訪問時，服務(wù)器的處理能力是會有一定程度的下降
• 若在同一臺服務(wù)器上開啟多個Redis進(jìn)程，Redis在提高并發(fā)處理能力的同時會給服務(wù)器的CPU造成很大壓力。即：在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中，需要根據(jù)實(shí)際的需求來決定開啟多少個Redis進(jìn)程。
• 若對高并發(fā)要求更高一些，可能會考慮在同一臺服務(wù)器上開啟多個進(jìn)程。若 CPU 資源比較緊張，采用單進(jìn)程即可。

2、Redis的優(yōu)點(diǎn)

• 具有極高的數(shù)據(jù)讀寫速度：數(shù)據(jù)讀取的速度最高可達(dá)到 110000 次/s，數(shù)據(jù)寫入速度最高可達(dá)到 81000 次/s。
• 支持豐富的數(shù)據(jù)類型：支持 key-value、Strings、Lists、Hashes、Sets 及 Ordered Sets 等數(shù)據(jù)類型操作。
  • string ：字符串（可以為整型、浮點(diǎn)型和字符串，通稱為元素）
  • list ：列表（實(shí)現(xiàn)隊列，元素不唯一，先入先出原則）
  • set ：集合（各不相同的元素）
  • hash ：hash散列值（hash的key必須是唯一的）
  • set /ordered set ：集合/有序集合
• 支持?jǐn)?shù)據(jù)的持久化：可以將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)保存在磁盤中，重啟的時候可以再次加載進(jìn)行使用。
• 原子性：Redis 所有操作都是原子性的。
• 支持?jǐn)?shù)據(jù)備份：即 master-salve 模式的數(shù)據(jù)備份。

Redis作為基于內(nèi)存運(yùn)行的數(shù)據(jù)庫，緩存是其最常應(yīng)用的場景之一。除此之外，Redis常見應(yīng)用場景還包括獲取最新N個數(shù)據(jù)的操作、排行榜類應(yīng)用、計數(shù)器應(yīng)用、存儲關(guān)系、實(shí)時分析系統(tǒng)、日志記錄。

三、Redis 安裝部署

軟件包
redis-5.0.7.tar.gz

systemctl stop firewalld
setenforce 0

1、編譯安裝redis

cd /opt/
yum install -y gcc gcc-c++ maketar zxvf redis-5.0.7.tar.gz cd /opt/redis-5.0.7/
make && make PREFIX=/usr/local/redis install

2、執(zhí)行軟件包自帶的install_server.sh腳本文件設(shè)置redid服務(wù)相關(guān)配置

cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
……
慢慢回車
Please select the redis executable path []
手動輸入  /usr/local/redis/bin/redis-server
#要一次性輸入正確，不然還要重新執(zhí)行
Selected config:
Port           : 6379								#默認(rèn)偵聽端口為6379
Config file    : /etc/redis/6379.conf				#配置文件路徑
Log file       : /var/log/redis_6379.log			#日志文件路徑
Data dir       : /var/lib/redis/6379				#數(shù)據(jù)文件路徑
Executable     : /usr/local/redis/bin/redis-server	#可執(zhí)行文件路徑
Cli Executable : /usr/local/bin/redis-cli			#客戶端命令工具

3、把redis的可執(zhí)行程序文件放入路徑環(huán)境變量的目錄中便于系統(tǒng)識別

ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/#當(dāng)install_server.sh 腳本運(yùn)行完畢，Redis服務(wù)就已經(jīng)啟動，默認(rèn)偵聽端口為6379
netstat -natp | grep redis#redis服務(wù)控制
/etc/init.d/redis_6379 stop				#停止
/etc/init.d/redis_6379 start			#啟動
/etc/init.d/redis_6379 restart			#重啟
/etc/init.d/redis_6379 status			#狀態(tài)

4、修改配置 /etc/redis/6379.conf 參數(shù)

vim /etc/redis/6379.confbind 127.0.0.1 192.168.172.10		#70行;添加;監(jiān)聽的主機(jī)地址		port 6379							#93行;Redis默認(rèn)的監(jiān)聽端口		daemonize yes						#137行;啟用守護(hù)進(jìn)程	pidfile /var/run/redis_6379.pid		#159行;指定 PID 文件		loglevel notice						#167行;日志級別		logfile /var/log/redis_6379.log		#172行;指定日志文件		/etc/init.d/redis_6379 restart

四、Redis 命令工具

redis-server		用于啟動 Redis 的工具
redis-benchmark		用于檢測 Redis 在本機(jī)的運(yùn)行效率
redis-check-aof		修復(fù) AOF 持久化文件
redis-check-rdb		修復(fù) RDB 持久化文件
redis-cli	 		Redis命令行工具

1、redis-cli 命令行工具

redis-cli -h host -p port -a password-h	指定遠(yuǎn)程主機(jī)
-p	指定 Redis 服務(wù)的端口號
-a	指定密碼，未設(shè)置數(shù)據(jù)庫密碼可以省略-a 選項若不添加任何選項表示，則使用127.0.0.1:6379連接本機(jī)上的Redis數(shù)據(jù)庫

2、redis-benchmark 測試工具

• redis-benchmark 是官方自帶的 Redis 性能測試工具，可以有效的測試 Redis 服務(wù)的性能。

redis-benchmark   [選項]    [選項值]
-h	指定服務(wù)器主機(jī)名。
-p	指定服務(wù)器端口。
-s	指定服務(wù)器 socket
-c	指定并發(fā)連接數(shù)。
-n	指定請求數(shù)。
-d	以字節(jié)的形式指定 SET/GET 值的數(shù)據(jù)大小。
-k	1=keep alive 0=reconnect 。
-r	SET/GET/INCR 使用隨機(jī) key, SADD 使用隨機(jī)值。
-P	通過管道傳輸請求。
-q	強(qiáng)制退出 redis。僅顯示 query/sec 值。
–csv	以 CSV 格式輸出。
-l	生成循環(huán)，永久執(zhí)行測試。
-t	僅運(yùn)行以逗號分隔的測試命令列表。
-I	Idle 模式。僅打開 N 個 idle 連接并等待。例：
向 IP 地址為 192.168.172.10、端口為 6379 的 Redis 服務(wù)器發(fā)送 100 個并發(fā)連接與 10 萬個請求測試性能
redis-benchmark -h 192.168.172.10 -p 6379 -c 100 -n 100000測試存取大小為 100 字節(jié)的數(shù)據(jù)包的性能
redis-benchmark -h 192.168.172.10 -p 6379 -q -d 100測試本機(jī)上 Redis 服務(wù)在進(jìn)行 set 與 lpush 操作時的性能
redis-benchmark -t set,lpush -n 100000 -q

五、Redis 數(shù)據(jù)庫常用命令

1、set/get 存放/獲取數(shù)據(jù)

set：存放數(shù)據(jù)，命令格式為 set key value
get：獲取數(shù)據(jù)，命令格式為 get key

2、keys 取值

#keys 	命令可以取符合規(guī)則的鍵值列表，通常情況可以結(jié)合*、?等選項來使用。
keys *    #查看當(dāng)前數(shù)據(jù)庫中所有的數(shù)據(jù)
keys v*	  #查看當(dāng)前數(shù)據(jù)庫中以v開頭的數(shù)據(jù)
keys v??  #查看當(dāng)前數(shù)據(jù)庫中以v開頭后面包含任意一位的數(shù)據(jù)
keys v??  #查看當(dāng)前數(shù)據(jù)庫中以v開頭后面包含任意兩位的數(shù)據(jù)

3、exists 判斷值是否存在

exists  [鍵]
返回值為1表示存在，0表示不存在

4、del 刪除key

del 	命令可以刪除當(dāng)前數(shù)據(jù)庫的指定 key。
del  [鍵]

5、type 獲取值的類型

type 	命令可以獲取 key 對應(yīng)的 value 值類型。
type  [鍵]

6、rename 重命名（覆蓋）

rename 命令是對已有 key 進(jìn)行重命名。（覆蓋）
rename 源key 目標(biāo)key
使用rename命令進(jìn)行重命名時，無論目標(biāo)key是否存在都進(jìn)行重命名，且源key的值會覆蓋目標(biāo)key的值。
在實(shí)際使用過程中，建議先用 exists 命令查看目標(biāo) key 是否存在，然后再決定是否執(zhí)行 rename 命令，以避免覆蓋重要數(shù)據(jù)。

7、renamenx 重命名（不覆蓋）

renamenx 命令是對已有 key 進(jìn)行重命名，并檢測新名是否存在，如果目標(biāo) key 存在則不進(jìn)行重命名。（不覆蓋）
renamenx 源key 目標(biāo)key

8、dbsize 查看庫中key的數(shù)量

dbsize 命令的作用是查看當(dāng)前數(shù)據(jù)庫中 key 的數(shù)目。

9、設(shè)置密碼

#設(shè)置密碼
config set requirepass password#查看密碼（一旦設(shè)置密碼，必須先驗(yàn)證通過密碼，否則所有操作不可用）
auth 密碼
config get requirepass#刪除密碼
auth 密碼
config set requirepass ''例：
config set requirepass 35123512
auth 35123512
config get requirepass
quit
redis-cli
keys *
auth 35123512
keys *

六、Redis 多數(shù)據(jù)庫常用命令

• Redis 支持多數(shù)據(jù)庫，Redis 默認(rèn)情況下包含 16 個數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫名稱是用數(shù)字 0-15 來依次命名的。
• 多數(shù)據(jù)庫相互獨(dú)立，互不干擾。

1、多數(shù)據(jù)庫間切換

命令格式：select 序號
使用 redis-cli 連接 Redis 數(shù)據(jù)庫后，默認(rèn)使用的是序號為 0 的數(shù)據(jù)庫。
例：
127.0.0.1:6379> select 1			#切換至序號為 1 的數(shù)據(jù)庫
127.0.0.1:6379[10]> select 2		#切換至序號為 2 的數(shù)據(jù)庫
127.0.0.1:6379[15]> select 0		#切換至序號為 0 的數(shù)據(jù)庫

2、多數(shù)據(jù)庫間移動數(shù)據(jù)

格式：move 鍵值 序號
例：
set name zhangsan
get nameselect 5
get nameselect 0
move name 5
get nameselect 5
get name

3、清除數(shù)據(jù)庫內(nèi)數(shù)據(jù)

FLUSHDB ：清空當(dāng)前數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)
FLUSHALL ：清空所有數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，慎用！

七、Redis 高可用

• 在web服務(wù)器中，高可用是指服務(wù)器可以正常訪問的時間，衡量的標(biāo)準(zhǔn)是在多長時間內(nèi)可以提供正常服務(wù)（99.9%、99.99%、99.999%等等）。
• 但是在Redis語境中，高可用的含義似乎要寬泛一些，除了保證提供正常服務(wù)（如主從分離、快速容災(zāi)技術(shù)），還需要考慮數(shù)據(jù)容量的擴(kuò)展、數(shù)據(jù)安全不會丟失等。

在Redis中，實(shí)現(xiàn)高可用的技術(shù)主要包括持久化、主從復(fù)制、哨兵和集群，下面分別說明它們的作用，以及解決了什么樣的問題。

• 持久化：持久化是最簡單的高可用方法(有時甚至不被歸為高可用的手段)，主要作用是數(shù)據(jù)備份，即將數(shù)據(jù)存儲在硬盤，保證數(shù)據(jù)不會因進(jìn)程退出而丟失。
• 主從復(fù)制：主從復(fù)制是高可用Redis的基礎(chǔ)，哨兵和集群都是在主從復(fù)制基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高可用的。主從復(fù)制主要實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的多機(jī)備份，以及對于讀操作的負(fù)載均衡和簡單的故障恢復(fù)。
  • 缺陷：故障恢復(fù)無法自動化；寫操作無法負(fù)載均衡；存儲能力受到單機(jī)的限制。
• 哨兵：在主從復(fù)制的基礎(chǔ)上，哨兵實(shí)現(xiàn)了自動化的故障恢復(fù)。
  • 缺陷：寫操作無法負(fù)載均衡；存儲能力受到單機(jī)的限制。
• 集群：通過集群，Redis解決了寫操作無法負(fù)載均衡，以及存儲能力受到單機(jī)限制的問題，實(shí)現(xiàn)了較為完善的高可用方案。

八、Redis 持久化

• 持久化的功能：Redis是內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)都是存儲在內(nèi)存中，為了避免服務(wù)器斷電等原因?qū)е翿edis進(jìn)程異常退出后數(shù)據(jù)的永久丟失，需要定期將Redis中的數(shù)據(jù)以某種形式（數(shù)據(jù)或命令）從內(nèi)存保存到硬盤；當(dāng)下次Redis重啟時，利用持久化文件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)恢復(fù)。除此之外，為了進(jìn)行災(zāi)難備份，可以將持久化文件拷貝到一個遠(yuǎn)程位置。

Redis 提供兩種方式進(jìn)行持久化

• RDB 持久化：原理是將 Reids在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)庫記錄定時保存到磁盤上。
• AOF 持久化（append only file）：原理是將 Reids 的操作日志以追加的方式寫入文件，類似于MySQL的binlog。

總結(jié)：由于AOF持久化的實(shí)時性更好，即當(dāng)進(jìn)程意外退出時丟失的數(shù)據(jù)更少，因此AOF是目前主流的持久化方式，不過RDB持久化仍然有其用武之地。

1、RDB和AOF持久化區(qū)別

• RDB：對redis中的數(shù)據(jù)執(zhí)行周期性的持久化，簡而言之，就是在不同的時間點(diǎn)，將redis存儲的數(shù)據(jù)生成快照并存儲到磁盤等介質(zhì)上。持續(xù)的用日志記錄寫操作，crash（崩潰）后利用日志恢復(fù)。
  • 通過在指定的時間間隔內(nèi)將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)集快照寫入磁盤，實(shí)際操作過程是fork
  • 一個子進(jìn)程，先將數(shù)據(jù)集寫入臨時文件，寫入成功后，再替換之前的文件，用二進(jìn)制壓縮存儲
• AOF：則是換了一個角度來實(shí)現(xiàn)持久化，那就是將redis執(zhí)行過的所有寫、刪（查詢操作不會）指令記錄下來，在下次redis重新啟動時，只要把這些寫指令從前到后再重復(fù)執(zhí)行一遍，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)恢復(fù)了。平時寫操作的時候不觸發(fā)寫，只有手動提交save命令，或者是shutdown關(guān)閉命令時，于觸發(fā)備份操作。
• RDB和AOF兩種方式也可以同時使用，在這種情況下，如果redis重啟的話，則會優(yōu)先采用AOF方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)，這是因?yàn)锳OF)式的數(shù)據(jù)恢復(fù)完整度更高。

2、RDB 持久化

RDB持久化：指在指定的時間間隔內(nèi)將內(nèi)存中當(dāng)前進(jìn)程中的數(shù)據(jù)生成快照保存到硬盤(因此也稱作快照持久化)，用二進(jìn)制壓縮存儲，保存的文件后綴是rdb；當(dāng)Redis重新啟動時，可以讀取快照文件恢復(fù)數(shù)據(jù)。

（1）觸發(fā)條件

RDB持久化的觸發(fā)分為手動觸發(fā)和自動觸發(fā)兩種。

手動觸發(fā)

• save命令和bgsave命令都可以生成RDB文件。
  • save命令會阻塞Redis服務(wù)器進(jìn)程，直到RDB文件創(chuàng)建完畢為止，在Redis服務(wù)器阻塞期間，服務(wù)器不能處理任何命令請求。
  • 而bgsave命令會創(chuàng)建一個子進(jìn)程，由子進(jìn)程來負(fù)責(zé)創(chuàng)建RDB文件，父進(jìn)程(即Redis主進(jìn)程)則繼續(xù)處理請求。
• bgsave命令執(zhí)行過程中，只有fork子進(jìn)程時會阻塞服務(wù)器，而對于save命令，整個過程都會阻塞服務(wù)器，因此save已基本被廢棄，線上環(huán)境要杜絕save的使用。

自動觸發(fā)

• 在自動觸發(fā)RDB持久化時，Redis也會選擇bgsave而不是save來進(jìn)行持久化。
• 自動觸發(fā)最常見的情況是在配置文件中通過save m n，指定當(dāng)m秒內(nèi)發(fā)生n次變化時，會觸發(fā)bgsave。

vim /etc/redis/6379.conf
#---------219行以下三個save條件滿足任意一個時，都會引起bgsave的調(diào)用-----
save 900 1 ：當(dāng)時間到900秒時，如果redis數(shù)據(jù)發(fā)生了至少1次變化，則執(zhí)行bgsave
save 300 10 ：當(dāng)時間到300秒時，如果redis數(shù)據(jù)發(fā)生了至少10次變化，則執(zhí)行bgsave
save 60 10000 ：當(dāng)時間到60秒時，如果redis數(shù)據(jù)發(fā)生了至少10000次變化，則執(zhí)行bgsave
#---------242行是否開啟RDB文件壓縮---------------------------------------
rdbcompression yes
#---------254行指定RDB文件名----------------------------------------------
dbfilename dump.rdb
#---------264行指定RDB文件和AOF文件所在目錄-------------------------------
dir /var/lib/redis/6379

其他自動觸發(fā)機(jī)制

• 除了save m n 以外，還有一些其他情況會觸發(fā)bgsave：
  • 在主從復(fù)制場景下，如果從節(jié)點(diǎn)執(zhí)行全量復(fù)制操作，則主節(jié)點(diǎn)會執(zhí)行bgsave命令，并將rdb文件發(fā)送給從節(jié)點(diǎn)。
  • 執(zhí)行shutdown命令時，自動執(zhí)行rdb持久化。

（2）執(zhí)行流程

• 第一步：Redis父進(jìn)程首先判斷：當(dāng)前是否在執(zhí)行save，或bgsave/bgrewriteaof的子進(jìn)程，如果在執(zhí)行則bgsave命令直接返回。 bgsave/bgrewriteaof的子進(jìn)程不能同時執(zhí)行，主要是基于性能方面的考慮：兩個并發(fā)的子進(jìn)程同時執(zhí)行大量的磁盤寫操作，可能引起嚴(yán)重的性能問題。
• 第二步：父進(jìn)程執(zhí)行fork操作創(chuàng)建子進(jìn)程，這個過程中父進(jìn)程是阻塞的，Redis不能執(zhí)行來自客戶端的任何命令
• 第三步：父進(jìn)程fork后，bgsave命令返回”Background saving started”信息并不再阻塞父進(jìn)程，并可以響應(yīng)其他命令
• 第四步：子進(jìn)程創(chuàng)建RDB文件，根據(jù)父進(jìn)程內(nèi)存快照生成臨時快照文件，完成后對原有文件進(jìn)行原子替換
• 第五步：子進(jìn)程發(fā)送信號給父進(jìn)程表示完成，父進(jìn)程更新統(tǒng)計信息

（3）啟動時加載

• RDB文件的載入工作是在服務(wù)器啟動時自動執(zhí)行的，并沒有專門的命令。
  • 但是由于AOF的優(yōu)先級更高，因此當(dāng)AOF開啟時，Redis會優(yōu)先載入 AOF文件來恢復(fù)數(shù)據(jù)；
  • 只有當(dāng)AOF關(guān)閉時，才會在Redis服務(wù)器啟動時檢測RDB文件，并自動載入。服務(wù)器載入RDB文件期間處于阻塞狀態(tài)，直到載入完成為止。
• Redis載入RDB文件時，會對RDB文件進(jìn)行校驗(yàn)，如果文件損壞，則日志中會打印錯誤，Redis啟動失敗。

3、AOF持久化

• RDB持久化是將進(jìn)程數(shù)據(jù)寫入文件，而AOF持久化，則是將Redis執(zhí)行的每次寫、刪除命令記錄到單獨(dú)的日志文件中，查詢操作不會記錄； 當(dāng)Redis重啟時再次執(zhí)行AOF文件中的命令來恢復(fù)數(shù)據(jù)。
• 與RDB相比，AOF的實(shí)時性更好，因此已成為主流的持久化方案。

（1）開啟AOF

• Redis服務(wù)器默認(rèn)開啟RDB，關(guān)閉AOF；要開啟AOF，需要在配置文件中配置：

vim /etc/redis/6379.conf
#700行；修改；開啟AOF
appendonly yes
#704行；指定AOF文件名稱
appendfilename "appendonly.aof"
#796行是否忽略最后一條可能存在問題的指令
aof-load-truncated yes
#指redis在恢復(fù)時，會忽略最后一條可能存在問題的指令。
默認(rèn)值yes。即在aof寫入時，可能存在指令寫錯的問題(突然斷電，寫了一半)，這種情況下，yes會log并繼續(xù)，而no會直接恢復(fù)失敗./etc/init.d/redis_6379 restart
PS:有密碼需要先取消密碼

（2）執(zhí)行流程

• 由于需要記錄Redis的每條寫命令，因此AOF不需要觸發(fā)，下面介紹AOF的執(zhí)行流程。

• AOF的執(zhí)行流程包括：

  • 命令追加(append)：將Redis的寫命令追加到緩沖區(qū)aof_buf；
  • 文件寫入(write)和文件同步(sync)：根據(jù)不同的同步策略將aof_buf中的內(nèi)容同步到硬盤；
  • 文件重寫(rewrite)：定期重寫AOF文件，達(dá)到壓縮的目的。

• ①命令追加(append)

  • Redis先將寫命令追加到緩沖區(qū)，而不是直接寫入文件，主要是為了避免每次有寫命令都直接寫入硬盤，導(dǎo)致硬盤IO成為Redis負(fù)載的瓶頸。
    命令追加的格式是Redis命令請求的協(xié)議格式，它是一種純文本格式，具有兼容性好、可讀性強(qiáng)、容易處理、操作簡單避免二次開銷等優(yōu)點(diǎn)。在AOF文件中，除了用于指定數(shù)據(jù)庫的select命令（如select 0為選中0號數(shù)據(jù)庫）是由Redis添加的，其他都是客戶端發(fā)送來的寫命令。

• ②文件寫入(write)和文件同步(sync)

  • Redis提供了多種AOF緩存區(qū)的同步文件策略，策略涉及到操作系統(tǒng)的write函數(shù)和fsync函數(shù)，說明如下：
    為了提高文件寫入效率，在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中，當(dāng)用戶調(diào)用write函數(shù)將數(shù)據(jù)寫入文件時，操作系統(tǒng)通常會將數(shù)據(jù)暫存到一個內(nèi)存緩沖區(qū)里，當(dāng)緩沖區(qū)被填滿或超過了指定時限后，才真正將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫入到硬盤里。這樣的操作雖然提高了效率，但也帶來了安全問題：如果計算機(jī)停機(jī)，內(nèi)存緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)會丟失；因此系統(tǒng)同時提供了fsync、fdatasync等同步函數(shù)，可以強(qiáng)制操作系統(tǒng)立刻將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)寫入到硬盤里，從而確保數(shù)據(jù)的安全性。

AOF緩存區(qū)的同步文件策略存在三種同步方式，它們分別是：

• appendfsync always： 命令寫入aof_buf后立即調(diào)用系統(tǒng)fsync操作同步到AOF文件，fsync完成后線程返回。這種情況下，每次有寫命令都要同步到AOF文件，硬盤IO成為性能瓶頸，Redis只能支持大約幾百TPS寫入，嚴(yán)重降低了Redis的性能；即便是使用固態(tài)硬盤（SSD），每秒大約也只能處理幾萬個命令，而且會大大降低SSD的壽命。
• appendfsync no： 命令寫入aof_buf后調(diào)用系統(tǒng)write操作，不對AOF文件做fsync同步；同步由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)，通常同步周期為30秒。這種情況下，文件同步的時間不可控，且緩沖區(qū)中堆積的數(shù)據(jù)會很多，數(shù)據(jù)安全性無法保證。
• appendfsync everysec： 命令寫入aof_buf后調(diào)用系統(tǒng)write操作，write完成后線程返回；fsync同步文件操作由專門的線程每秒調(diào)用一次。everysec是前述兩種策略的折中，是性能和數(shù)據(jù)安全性的平衡，因此是Redis的默認(rèn)配置，也是我們推薦的配置。

③文件重寫(rewrite)

• 隨著時間流逝，Redis服務(wù)器執(zhí)行的寫命令越來越多，AOF文件也會越來越大；過大的AOF文件不僅會影響服務(wù)器的正常運(yùn)行，也會導(dǎo)致數(shù)據(jù)恢復(fù)需要的時間過長。
• 文件重寫是指定期重寫AOF文件，減小AOF文件的體積。需要注意的是:AOF重寫是把Redis進(jìn)程內(nèi)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為寫命令，同步到新的AOF文件；不會對舊的AOF文件進(jìn)行任何讀取、寫入操作!
• 關(guān)于文件重寫需要注意的另一點(diǎn)是，文件重寫雖然是強(qiáng)烈推薦的，但并不是必須的；即使沒有文件重寫，數(shù)據(jù)也可以被持久化并在Redis啟動的時候?qū)?#xff1b;因此在一些實(shí)現(xiàn)中，會關(guān)閉自動的文件重寫，然后通過定時任務(wù)在每天的某一時刻定時執(zhí)行。

文件重寫之所以能夠壓縮AOF文件，原因在于：

• 過期的數(shù)據(jù)不再寫入文件
• 無效的命令不再寫入文件如有些數(shù)據(jù)被重復(fù)設(shè)值(set mykey v1, set mykey v2)、有些數(shù)據(jù)被刪除了(sadd myset v1, del myset)等。
• 多條命令可以合并為一個如sadd myset v1, sadd myset v2, sadd myset v3可以合并為sadd myset v1 v2 v3。

通過上述內(nèi)容可以看出，由于重寫后AOF執(zhí)行的命令減少了，文件重寫既可以減少文件占用的空間，也可以加快恢復(fù)速度。

文件重寫的觸發(fā)，分為手動觸發(fā)和自動觸發(fā)：

• ①手動觸發(fā)：直接調(diào)用bgrewriteaof命令，該命令的執(zhí)行與bgsave有些類似：都是fork子進(jìn)程進(jìn)行具體的工作，且都只有在fork時阻塞。
• ②自動觸發(fā)：通過設(shè)置auto-aof-rewrite-min-size選項和auto-aof-rewrite-percentage選項來自動執(zhí)行BGREWRITEAOF。 只有當(dāng)auto-aof-rewrite-min-size和auto-aof-rewrite-percentage兩個選項同時滿足時，才會自動觸發(fā)AOF重寫，即bgrewriteaof操作。

vim /etc/redis/6379.conf
#771行---------------------------------------------------
auto-aof-rewrite-percentage 100
auto-aof-rewrite-min-size 64mb auto-aof-rewrite-percentage 100 ：當(dāng)前AOF文件大小(即aof_current_size)是上次日志重寫時AOF文件大小(aof_base_size)兩倍時，發(fā)生BGREWRITEAOF操作
auto-aof-rewrite-min-size 64mb ：當(dāng)前AOF文件執(zhí)行BGREWRITEAOF命令的最小值，避免剛開始啟動Reids時由于文件尺寸較小導(dǎo)致頻繁的BGREWRITEAOF

關(guān)于文件重寫的流程，有兩點(diǎn)需要特別注意：

• 重寫由父進(jìn)程fork子進(jìn)程進(jìn)行；
• 重寫期間Redis執(zhí)行的寫命令，需要追加到新的AOF文件中，為此Redis引入了aof_rewrite_buf緩存。

文件重寫的流程如下：

• （1）Redis父進(jìn)程首先判斷當(dāng)前是否存在正在執(zhí)行bgsave/bgrewriteaof的子進(jìn)程，如果存在則bgrewriteaof命令直接返回，如果存在 bgsave命令則等bgsave執(zhí)行完成后再執(zhí)行。
• （2）父進(jìn)程執(zhí)行fork操作創(chuàng)建子進(jìn)程，這個過程中父進(jìn)程是阻塞的。
• （3.1）父進(jìn)程fork后，bgrewriteaof命令返回”Background append only file rewrite started”信息并不再阻塞父進(jìn)程， 并可以響應(yīng)其他命令。Redis的所有寫命令依然寫入AOF緩沖區(qū)，并根據(jù)appendfsync策略同步到硬盤，保證原有AOF機(jī)制的正確。
• （3.2）由于fork操作使用寫時復(fù)制技術(shù)，子進(jìn)程只能共享fork操作時的內(nèi)存數(shù)據(jù)。由于父進(jìn)程依然在響應(yīng)命令，因此Redis使用AOF重寫緩沖區(qū)(aof_rewrite_buf)保存這部分?jǐn)?shù)據(jù)，防止新AOF文件生成期間丟失這部分?jǐn)?shù)據(jù)。也就是說，bgrewriteaof執(zhí)行期間，Redis的寫命令同時追加到aof_buf和aof_rewirte_buf兩個緩沖區(qū)。
• （4）子進(jìn)程根據(jù)內(nèi)存快照，按照命令合并規(guī)則寫入到新的AOF文件。
• （5.1）子進(jìn)程寫完新的AOF文件后，向父進(jìn)程發(fā)信號，父進(jìn)程更新統(tǒng)計信息，具體可以通過info persistence查看。
• （5.2）父進(jìn)程把AOF重寫緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫入到新的AOF文件，這樣就保證了新AOF文件所保存的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)和服務(wù)器當(dāng)前狀態(tài)一致。
• （5.3）使用新的AOF文件替換老文件，完成AOF重寫。

（3）啟動時加載

當(dāng)AOF開啟時，Redis啟動時會優(yōu)先載入AOF文件來恢復(fù)數(shù)據(jù)；只有當(dāng)AOF關(guān)閉時，才會載入RDB文件恢復(fù)數(shù)據(jù)。
當(dāng)AOF開啟，但AOF文件不存在時，即使RDB文件存在也不會加載。
Redis載入AOF文件時，會對AOF文件進(jìn)行校驗(yàn)，如果文件損壞，則日志中會打印錯誤，Redis啟動失敗。但如果是AOF文件結(jié)尾不完整(機(jī)器突然宕機(jī)等容易導(dǎo)致文件尾部不完整)，且aof-load-truncated參數(shù)開啟，則日志中會輸出警告，Redis忽略掉AOF文件的尾部，啟動成功。aof-load-truncated參數(shù)默認(rèn)是開啟的。

4、RDB和AOF的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）RDB持久化

• 優(yōu)點(diǎn)：RDB文件緊湊，體積小，網(wǎng)絡(luò)傳輸快，適合全量復(fù)制；恢復(fù)速度比AOF快很多。當(dāng)然，與AOF相比，RDB最重要的優(yōu)點(diǎn)之一是對性能的影響相對較小。
• 缺點(diǎn)：RDB文件的致命缺點(diǎn)在于其數(shù)據(jù)快照的持久化方式?jīng)Q定了必然做不到實(shí)時持久化，而在數(shù)據(jù)越來越重要的今天，數(shù)據(jù)的大量丟失很多時候是無法接受的，因此AOF持久化成為主流。此外，RDB文件需要滿足特定格式，兼容性差（如老版本的Redis不兼容新版本的RDB文件）。
• 對于RDB持久化，一方面是bgsave在進(jìn)行fork操作時Redis主進(jìn)程會阻塞，另一方面，子進(jìn)程向硬盤寫數(shù)據(jù)也會帶來IO壓力。

（2）AOF持久化

• 與RDB持久化相對應(yīng)，AOF的優(yōu)缺點(diǎn)：
  • 優(yōu)點(diǎn)：支持秒級持久化、兼容性好；
  • 缺點(diǎn)：文件大、恢復(fù)速度慢、對性能影響大。
• 對于AOF持久化，向硬盤寫數(shù)據(jù)的頻率大大提高(everysec策略下為秒級)，IO壓力更大，甚至可能造成AOF追加阻塞問題。
• AOF文件的重寫與RDB的bgsave類似，會有fork時的阻塞和子進(jìn)程的IO壓力問題。相對來說，由于AOF向硬盤中寫數(shù)據(jù)的頻率更高，因此對 Redis主進(jìn)程性能的影響會更大。

九、Redis 性能管理

1、查看Redis內(nèi)存使用

redis-cli -h 192.168.172.10 -p 6379
info memory

2、內(nèi)存碎片率

• 操作系統(tǒng)分配的內(nèi)存值used_memory_rss除以Redis使用的內(nèi)存值used_memory計算得出;
  內(nèi)存碎片是由操作系統(tǒng)低效的分配/回收物理內(nèi)存導(dǎo)致的（不連續(xù)的物理內(nèi)存分配）

跟蹤內(nèi)存碎片率對理解Redis實(shí)例的資源性能是非常重要的：

• 內(nèi)存碎片率稍大于1是合理的這個值表示內(nèi)存碎片率比較低
• 內(nèi)存碎片率超過1.5，說明Redis消耗了實(shí)際需要物理內(nèi)存的150%，其中50%是內(nèi)存碎片率。需要在redis-cli工具上輸入shutdown save 命令，并重啟 Redis 服務(wù)器。
• 內(nèi)存碎片率低于1的說明Redis內(nèi)存分配超出了物理內(nèi)存，操作系統(tǒng)正在進(jìn)行內(nèi)存交換。需要增加可用物理內(nèi)存或減少 Redis 內(nèi)存占用。

3、內(nèi)存使用率

redis實(shí)例的內(nèi)存使用率超過可用最大內(nèi)存，操作系統(tǒng)將開始進(jìn)行內(nèi)存與swap空間交換。

避免內(nèi)存交換發(fā)生的方法：

• 針對緩存數(shù)據(jù)大小選擇安裝 Redis 實(shí)例
• 盡可能的使用Hash數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲
• 設(shè)置key的過期時間

4、內(nèi)回收key

保證合理分配redis有限的內(nèi)存資源。

• 當(dāng)達(dá)到設(shè)置的最大閥值時，需選擇一種key的回收策略，默認(rèn)情況下回收策略是禁止刪除。
  配置文件中修改 maxmemory-policy 屬性值：

vim /etc/redis/6379.conf
#---------598取消注釋---------------------------------------------------------------------------
maxmemory-policy noenviction

屬性值	含義
volatile-lru	使用LRU算法從已設(shè)置過期時間的數(shù)據(jù)集合中淘汰數(shù)據(jù)
volatile-ttl	從已設(shè)置過期時間的數(shù)據(jù)集合中挑選即將過期的數(shù)據(jù)淘汰
volatile-random	從已設(shè)置過期時間的數(shù)據(jù)集合中隨機(jī)挑選數(shù)據(jù)淘汰
allkeys-lru	使用LRU算法從所有數(shù)據(jù)集合中淘汰數(shù)據(jù)
allkeys-random	從數(shù)據(jù)集合中任意選擇數(shù)據(jù)淘汰
noenviction	禁止淘汰數(shù)據(jù)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Redis数据库（一）——介绍、配置与优化的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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