Redis | iSTEP's Blog

Redis的index-1中的keys中保存有django.contrib.sessions.cache等数据

即Django的会话框架将缓存临时保存在次，同时借助restframework搭建认证框架。

Redis中的数据结构

Redis简介

Redis 是一个速度非常快的非关系型数据库（non-relational database），它可以存储键（key）和五种不同类型的值（value）之间的映射（mapping），可基于内存存储亦可持久化到硬盘的日志型，Key-Value 数据库。

Redis与其他数据库的对比

如果你使用过关系型数据库，例如：Mysql，那么你肯定写过关联两张表数据的查询语句。而 Redis 属于 NoSQL，它不使用表，也不会预定义数据模式或强制用户对 Redis 的各种数据进行关联。

NoSQL（Not Only SQL）

意指“不仅仅是SQL”，其泛指非关系型数据库，主要分为四类：键值（Key-Value）存储数据库，列存储数据库，文档型数据库，图形（Graph）数据库。

Redis 也经常与高性能键值缓存服务器 memcached 做比较：两者均可用于存储键值映射，性能相差也甚少，但 Redis 能存储除普通字符串值之外的四种数据结构，而 memcached 只能存储普通的字符串值。这些不同使得 Redis 能够解决更为广泛的问题，而且既能作为主数据库使用，也可以作为辅助数据库使用。

我们通过一张表来对比常用的数据库与缓存服务器：

名称	类型	数据存储选项	查询类型	附加功能
`Redis`	基于内存的非关系型数据库	字符串、列表、集合、哈希、有序集合	针对数据类型有专属命令，另有批量操作和不完全的事务支持	发布与订阅、复制、持久化、脚本扩展
`memcached`	基于内存的键值缓存	键值映射	创建、读取、更新、删除等	多线程支持
`MySQL`	关系型数据库	数据表、视图等	查询、插入、更新、删除、内置函数、自定义存储过程等	支持 `ACID` 性质、复制等
`MongoDB`	基于硬盘的非关系型文档存储数据库	无 `schema` 的 `BSON` 文档	创建、读取、更新、删除、条件查询等	复制、分片、空间索引等

Redis的特性

由于 Redis 是内存型数据库，在使用之前就要考虑当服务器被关闭时，服务器存储的数据是否能保留。Redis 拥有两种不同形式的持久化方法，都可以用紧凑的格式将数据写入硬盘：

RDB持久化
- 在指定的时间间隔内生成数据集的时间点快照
AOF持久化
- 记录服务器执行的所有写操作命令
- 新命令会被追加到文件的末尾
- 在服务器启动时，通过重新执行这些命令还原数据集

除此之外，为了扩展 Redis 的读性能，并为 Redis 提供故障转移支持，Redis 实现了主从复制特性：

执行复制的从服务器连接主服务器
- 接收主服务器发送的初始副本
- 接收主服务器执行的所有写命令
在从服务器上执行所有写命令，实时更新数据库
读命令可以向任意一个从服务器发送

快速安装 Redis 与 Python

为了避免安装到旧版 Redis 的问题，我们直接使用源码编译安装 Redis，首先你需要获取并安装 make 等一系列构建工具：

1	$ sudo apt-get update$ sudo apt-get install make gcc python-dev

构建工具安装完毕后，你需要执行以下操作：

从 https://redis.io/download 下载最新的稳定版本 Redis 源码
解压源码，编译、安装并启动 Redis
下载并安装 Python 语言的 Redis 客户端库

其中，安装 Redis 的过程如下：

~:$ wget -q http://download.redis.io/releases/redis-5.0.0.tar.gz
~:$ tar -xzf redis-5.0.0.tar.gz
~:$ cd redis-5.0.0  # 注意观察编译消息，最后不应该产生任何错误（`Error`）
~/redis-5.0.0:$ make  # 注意观察安装消息，最后不应该产生任何错误（`Error`）
~/redis-5.0.0:$ sudo make install  # 启动 Redis 服务器，注意通过日志确认 Redis 顺利启动
~/redis-5.0.0:$ redis-server redis.conf

除了上述的启动 Redis 服务器方式，你还可以通过 Redis 默认的配置在后台启动它（常用启动方式）：

1	$ redis-server &

因为近几年发布的 Ubuntu 和 Debian 都预装了 Python 2.6 或 Python 2.7，所以你不再需要花时间去安装 Python。你可以通过一个名为 setuptools 的辅助包更方便的下载和安装 Redis 客户端：

1	~:$ sudo python -m easy_install redis hiredis

这里的 redis 包为 Python 提供了连接 Redis 的接口，hiredis 包则是可选的，它是一个使用 C 语言编写的高性能 Redis 客户端。

Redis数据结构简介

Redis 的五种数据结构分别是：

字符串（STRING）
列表（LIST）
集合（SET）
哈希（HASH）
有序集合（ZSET）

ZSET 可以说是 Redis 特有的数据结构，这里简要介绍他们的功能和小部分命令。他们的存储的值如下：

结构类型	存储的值
`STRING`	字符串、整数或浮点数
`LIST`	一个链表，上面的每个节点都是一个字符串
`SET`	包含若干个字符串的无序集合，且集合中的元素都是唯一的
`HASH`	包含键值对的无序散列表
`ZSET`	成员中的字符串与分值的有序映射，其排序由分值决定

在安装完 Redis 并启动了 redis-server 后，我们可以使用 redis-cli 控制台与 Redis 进行交互，其启动方式是在终端中输入：

1	$ redis-cli

其会默认连接本机 6379 端口启动的 Redis 服务器，接下俩你可以使用它来体验 Redis 各种数据结构和其命令的使用。

Redis中的字符串

STRING 拥有一些和其他键值存储相似的命令，比如 GET（获取值），SET（设置值），DEL（删除值）等，例如：

$ redis-cli
redis-cli 127.0.0.1:6379> set hello redis
OK
redis-cli 127.0.0.1:6379> get hello
"redis"
redis-cli 127.0.0.1:6379> del hello
(integer) 1
redis-cli 127.0.0.1:6379> get hello
(nil)

其中：

SET 命令的第一个参数是键（Key），第二个参数是值（Value）
尝试获取不存在的键时会得到一个 nil

Redis中的列表

就像前面所说的，Redis 中的列表是一个“链表”，这和大多数编程语言相似。所以他们的操作也十分相似：

LPUSH 命令可用于将元素推入列表的左侧
RPUSH 命令可将元素推入列表的右侧
LPOP 和 RPOP 就分别从列表的左侧和右侧弹出元素
LINDEX 可以获取指定位置上的元素
LRANGE 可以获取指定范围的全部元素

我们通过 redis-cli 来亲自体验：

redis 127.0.0.1:6379> rpush testlist item
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> rpush testlist item2
(integer) 2
redis 127.0.0.1:6379> rpush testlist item
(integer) 3
redis 127.0.0.1:6379> lrange testlist 0 -1
1) "item"
2) "item2"
3) "item"
redis 127.0.0.1:6379> lindex testlist 1
"item2"
redis 127.0.0.1:6379> lpop testlist
"item"
redis 127.0.0.1:6379> lrange testlist 0 -1
1) "item2"
2) "item"

我们可以看出，在列表中，元素可以重复出现。在后续的实训中，我们还会介绍更多列表命令，现在我们先来了解以下 Redis 中的集合。

Redis中的集合

集合和列表的区别就在于：列表可以存储多个相同的字符串，而集合通过散列表来保证存储的字符串都是各不相同的（这些散列表只有键，而没有对应的值）。

由于集合是无序的，所以我们只能通过统一的 SADD 命令将元素添加到集合中，SREM 命令将元素从集合中移除。你还可以通过：

SMEMBERS 命令获取到集合中的所有元素
SISMEMBER 命令来判断一个元素是否已存在在集合中

redis 127.0.0.1:6379> sadd testset item
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> sadd testset item2
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> sadd testset item
(integer) 0
redis 127.0.0.1:6379> smembers testset
1) "item"
2) "item2"
redis 127.0.0.1:6379> sismember testset item3
(integer) 0
redis 127.0.0.1:6379> sismember testset item
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> srem testset item2
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> srem testset item2
(integer) 0
redis 127.0.0.1:6379> smembers testset
1) "item"

上面示例的集合中包含的元素少，所以执行 SMEMBERS 命令没有问题，一旦集合中包含的元素非常多时，SMEMBERS 命令的执行速度会很慢，所以要!!谨慎的使用这个命令。

Redis中的哈希

哈希可以存储多个键值对之间的映射。和字符串一样，哈希存储的值既可以是字符串又可以是数字值，并且可以对数字值进行自增/自减操作。

哈希就像是一个缩小版的 Redis，有一系列命令对哈希进行插入、获取、删除：

redis 127.0.0.1:6379> hset testhash key1 value1(integer) 1redis 127.0.0.1:6379> hset testhash key2 value2(integer) 1redis 127.0.0.1:6379> hset testhash key1 newvalue(integer) 0redis 127.0.0.1:6379> hgetall testhash1) "key1"2) "newvalue"3) "key2"4) "value2"redis 127.0.0.1:6379> hdel testhash key2(integer) 1redis 127.0.0.1:6379> hget testhash key1"newvalue"redis 127.0.0.1:6379> hgetall testhash1) "key1"2) "newvalue"

其中：

hset

用于插入元素
- 第一个参数为该哈希的键名，如果该哈希不存在，则创建一个
- 第二个参数为哈希中的
  
  域名
  - 如果不存在，则创建该域，并与第三个参数的值进行映射
如果存在，则使用第三个参数更新该域的值
- 第三个参数为哈希中的值
hgetall 会获取到该哈希的所有域-值对
hget 用于获取哈希中的某一个域
hdel 用户删除哈希中的某一个域

Redis中的有序集合

有序集合和哈希一样，也是存储键值对。

只是有序集合的键被称为成员（member），每个成员都是唯一的，有序集合的值则被称为分值（score），这个分值必须为浮点数。所以有序集合既可以通过成员访问元素，也可以通过分值来排序元素。

我们可以通过：

ZADD 命令将带有指定分值的成员添加到有序集合中
ZRANGE 命令根据分值有序排列后的集合获取到指定范围的元素
ZRANGEBYSCORE 命令获取指定分值范围内的元素
ZREM 命令从有序集合中删除指定成员

我们也可以在 redis-cli 中验证上述命令的功能：

redis 127.0.0.1:6379> zadd testzset 100 member1(integer) 1redis 127.0.0.1:6379> zadd testzset 200 member0(integer) 1redis 127.0.0.1:6379> zrange testzset 0 -1 withscores1) "member1"2) "100"3) "member0"4) "200"redis 127.0.0.1:6379> zrangebyscore testzset 0 150 withscores1) "member1"2) "100"redis 127.0.0.1:6379> zrem testzset member1(integer) 1redis 127.0.0.1:6379> zrange testzset 0 -1 withscores1) "member0"2) "200"