Redis
iSTEP Lv2

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:

1
2
3
4
5
6
~:$ 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:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
$ 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:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
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:

1
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:

1
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"
  • 本文标题:Redis
  • 本文作者:iSTEP
  • 创建时间:2021-08-01 17:15:05
  • 本文链接:https://istep.github.io/2021/08/01/Redis/
  • 版权声明:本博客所有文章除特别声明外,均采用 BY-NC-SA 许可协议。转载请注明出处!
 评论