分布式系列教程（02） -分布式Redis缓存(简介&安装&基础)

影者东升

　　本文目录结构：
l____1. Redis
l________1.1 Redis单线程的好处与弊端
l________1.2 Redis应用场景
l____2. Linux下安装Redis
l____3. Redis基本数据类型
l________3.1 String（字符串）
l________3.2 List(列表）
l________3.3 Hash（字典）
l________3.4 Set（集合）
l________3.5 Sorted Set（有序集合）
l____4. Redis发布订阅
l____5. Redis客户端连接工具
l________5.1 Windows
l________5.2 Mac
l____总结

1. Redis
　　Redis 是由意大利人Salvatore Sanfilippo（网名：antirez）开发的一款内存高速缓存数据库。Redis全称为：Remote Dictionary Server（远程数据服务），该软件使用C语言编写，Redis是一个key-value存储系统，它支持丰富的数据类型，如：string、list、set、zset(sorted set)、hash。
　　Redis采用的是基于内存采用的是单进程单线程模型的KV数据库，由C语言编写。官方提供的数据是可以达到100000+的QPS(每秒查询率)。
1.1 Redis单线程的好处与弊端
　　好处：

• 代码更清晰，处理逻辑更简单
  
• 不用去考虑各种锁的问题，不存在加锁释放锁操作，没有因为可能出现死锁而导致的性能消耗。
  
• 不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗CPU，所以redis线程是安全的。
  

　　弊端：

• 无法发挥多核CPU性能，不过可以通过在单机开多个Redis实例来完善。
  

1.2 Redis应用场景
　　1.令牌(Token)生成

• 例：登录时生成token, 以token为键，以用户信息为值，存储在redis中，设置key过期时间
  

　　2.短信验证码

• 例：调用阿里云发送短信，Redis保存手机号（Key）和值（Value）,并设置超时时间。
  

　　3.发布订阅

• 相当于消息系统，ActiveMQ，RocketMQ等工具类似，但是个人觉得简单用一下还行，如果对于数据一致性要求高的话还是用RocketMQ等专业系统。由于redis把数据添加到队列是返回添加元素在队列的第几位，所以可以做判断用户是第几个访问这种业务队列不仅可以把并发请求变成串行，并且还可以做队列或者栈使用。
  

　　4.分布式锁

• 验证前端的重复请求（可以自由扩展类似情况），可以通过redis进行过滤：每次请求将request Ip、参数、接口等hash作为key存储redis（幂等性请求），设置多长时间有效期，然后下次请求过来的时候先在redis中检索有没有这个key，进而验证是不是一定时间内过来的重复提交。类似于秒杀系统，基于redis是单线程特征，防止出现数据库“爆破”，全局增量ID生成。
  

　　5.计数器

• 诸如统计点击数等应用，由于单线程，可以避免并发问题，保证不会出错，而且100%毫秒级性能。
  

　　6.缓存热点数据

• 热点数据（经常会被查询，但是不经常被修改或者删除的数据），首选是使用redis缓存，毕竟强大到冒泡的QPS和极强的稳定性不是所有类似工具都有的，而且相比于memcached还提供了丰富的数据类型可以使用，另外，内存中的数据也提供了AOF和RDB等持久化机制可以选择，要冷、热的还是忽冷忽热的都可选。
  

　　结合具体应用需要注意一下，很多人用spring的AOP来构建redis缓存的自动生产和清除，过程可能如下：

• SELECT 数据库前查询Redis，有的话使用redis数据，放弃SELECT 数据库，没有的话，SELECT 数据库，然后将数据插入Redis
  
• UPDATE或者DELETE数据库前，查询Redis是否存在该数据，存在的话先删除Redis中数据，然后再UPDATE或者DELETE数据库中的数据。
  

　　上面这种操作，如果并发量很小的情况下基本没问题，但是高并发的情况请注意下面场景：

• 例如：为了UPDATE先删掉了Redis中的该数据，这时候另一个线程执行查询，发现Redis中没有，瞬间执行了查询SQL，并且插入到Redis中一条数据，回到刚才那个UPDATE语句，这个悲催的线程压根不知道刚才那个该死的SELECT线程犯了一个弥天大错！于是这个Redis中的错误数据就永远的存在了下去，直到下一个UPDATE或者DELETE。
  

2. Linux下安装Redis
　　1.下载Redis安装包

wget http://download.redis.io/releases/redis-3.2.9.tar.gz

2.解压Redis安装包

tar -zxvf redis-3.2.9.tar.gz

　　3.安装（按步骤执行）

cd redis-3.2.9
make
cd src
make install PREFIX=/usr/local/redis

　　4.移动配置文件到安装目录下

cd ../
mkdir /usr/local/redis/etc
mv redis.conf /usr/local/redis/etc

　　5.配置redis为后台启动

vi /usr/local/redis/etc/redis.conf

　　先将daemonize no 改成daemonize yes

然后将requirepass foobared 改成requirepass 123（这里指的是密码设为123），并把注释去掉，最后保存。

　　6.开启redis

/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis/etc/redis.conf

　　7.连接Redis客户端（123为第5个步骤设置的密码）

/usr/local/redis/bin/redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 -a "123"

　　PING 结果表示成功

8.停止Redis服务

/usr/local/redis/bin/redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 -a "123"  shutdown

9.关闭防火墙，开启外网访问

　　关闭防火墙

//临时关闭
systemctl stop firewalld
//禁止开机启动
systemctl disable firewalld
Removed symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/firewalld.service.
Removed symlink /etc/systemd/system/dbus-org.fedoraproject.FirewallD1.service.

　　允许外网访问：

vi /usr/local/redis/etc/redis.conf

　　注释掉 #bind 127.0.0.1 开启外网访问

如果还是不懂如何安装的，可以参考我之前写过的一篇文章：《Redis - Linux下安装Redis》

3. Redis基本数据类型
　　Redis目前支持5种数据类型，分别是：

• String（字符串）
  
• List（列表）
  
• Hash（字典）
  
• Set（集合）
  
• Sorted Set（有序集合）
  

　　下面就分别介绍这五种数据类型及其相应的操作命令。
3.1 String（字符串）
　　String是简单的 key-value 键值对，value 不仅可以是 String，也可以是数字。String在redis内部存储默认就是一个字符串，被redisObject所引用，当遇到incr,decr等操作时会转成数值型进行计算，此时redisObject的encoding字段为int。
　　String在redis内部存储默认就是一个字符串，被redisObject所引用，当遇到incr,decr等操作时会转成数值型进行计算，此时redisObject的encoding字段为int。

3.2 List(列表)
　　Redis列表是简单的字符串列表，可以类比到C++中的std::list，简单的说就是一个链表或者说是一个队列。可以从头部或尾部向Redis列表添加元素。列表的最大长度为2^32 - 1，也即每个列表支持超过40亿个元素。
　　Redis列表的实现为一个双向链表，即可以支持反向查找和遍历，更方便操作，不过带来了部分额外的内存开销，Redis内部的很多实现，包括发送缓冲队列等也都是用的这个数据结构。
　　应用场景:
Redis list的应用场景非常多，也是Redis最重要的数据结构之一，比如twitter的关注列表、粉丝列表等都可以用Redis的list结构来实现，再比如有的应用使用Redis的list类型实现一个简单的轻量级消息队列，生产者push，消费者pop/bpop。

3.3 Hash（字典）
　　Redis Hash对应Value内部实际就是一个HashMap，实际这里会有2种不同实现，这个Hash的成员比较少时Redis为了节省内存会采用类似一维数组的方式来紧凑存储，而不会采用真正的HashMap结构，对应的value redisObject的encoding为zipmap,当成员数量增大时会自动转成真正的HashMap,此时encoding为ht。


3.4 Set（集合）
　　Redis的Set是string类型的无序集合。集合成员是唯一的，这就意味着集合中不能出现重复的数据。

• Redis 中 集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是O(1)。
  
• 集合中最大的成员数为 223-1(4294967295, 每个集合可存储40多亿个成员)。
  
  

3.5 Sorted Set（有序集合）
　　Redis 有序集合和集合一样也是string类型元素的集合,且不允许重复的成员。
　　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的排序。
　　有序集合的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。
　　集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是O(1)。 集合中最大的成员数为 223-1(4294967295, 每个集合可存储40多亿个成员)。

4.Redis发布订阅
　　Redis 发布订阅(pub/sub) 是一种消息通信模式：发送者(pub)发送消息，订阅者(sub)接收消息。Redis 客户端可以订阅任意数量的频道。
　　下图展示了频道 channel1 ， 以及订阅这个频道的三个客户端 —— client2 、 client5 和 client1 之间的关系：

当有新消息通过 PUBLISH 命令发送给频道 channel1 时， 这个消息就会被发送给订阅它的三个客户端：

在我们实例中我们创建了订阅频道名为 redisChat:

redis 127.0.0.1:6379> SUBSCRIBE redisChat
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"
2) "redisChat"
3) (integer) 1

　　现在，我们先重新开启个 redis 客户端，然后在同一个频道 redisChat 发布两次消息，订阅者就能接收到消息：

redis 127.0.0.1:6379> PUBLISH redisChat "Redis is a great caching technique"
(integer) 1

订阅者的客户端会显示如下消息：

5. Redis客户端连接工具
5.1 Windows
　　Windows:建议使用：RedisDesktopManager
　　可以参考我写过的博客:

• 《Redis图形化工具安装教程》
  
• 《RedisDesktopManager使用教程》
  

5.2 Mac
　　还是推荐使用：RedisDesktopManager


总结