news 2025/12/26 13:31:29

Redis远程字典服务

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张小明

前端开发工程师

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Redis远程字典服务

Redis

Redis（全称：Remote Dictionary Server 远程字典服务）

开源的非关系数据库(NoSQL)，使用Key-Value键值对来存储数据；

主要功能：作为缓存，替MySQL抗高并发；

Redis为什么快？

  • 基于内存的数据库，IO性能高；
  • 基于非阻塞架构IO；IO多路复用；
    • 阻塞：需要等待当前操作完成才能进行下一步；
    • 非阻塞：当前操作正在处理时，可以处理其他操作；
    • IO多路复用就是“一个人盯多个活儿，活儿来了再动手，没活儿就歇着”，是解决高并发IO问题的“利器”。

redis是开源的非关系型数据库；

基于内存，key-value；

关系型数据库：使用表结构存储数据，适合存储结构化数据，表与表之间可以进行关联查询，使用SQL操作语言；

  • MySQL
  • Oracle
  • SQL Server
  • DB2
  • SQLite

非关系型数据库（NoSQL）：存储的数据的格式更加多样，适合半结构化数据与非结构化数据的存储；

  • Redis
  • MongoDB
  • HBase

Redis：作为缓存，为了抗高并发，节省成本；

Redis是内存型数据库，断电后数据会丢失；不安全，并不能替代传统的关系型数据库；

一、下载安装Redis

1.安装依赖

sudo apt install build-essential gcc g++ make tcl -y

2.下载源码

cd /usr/local/src/ wget http://download.redis.io/releases/redis-6.2.14.tar.gz

3.编译安装

tar -xvf redis-6.2.14.tar.gz cd /usr/local/src/redis-6.2.14 make && make PREFIX=/usr/local/redis install mkdir -p /usr/local/redis/{etc,logs,data} egrep -v "^$|^#" redis.conf > /usr/local/redis/etc/redis.conf

4.修改配置文件

cd /usr/local/redis/etc vim redis.conf daemonize yes #运行后台运行 [root@server-131 redis]./bin/redis-server ./etc/redis.conf #后台启动

修改环境变量

vim /etc/profile export PATH=$PATH:/usr/local/redis/bin source /etc/profile

5.重启服务

redis-cli shutdown #关闭redis redis-server ./etc/redis.conf #指定配置文件，后台运行

6.设置远程访问

#修改/usr/local/redis/etc/redis.conf文件 #bind 127.0.0.1 #注释掉允许本地连接 protected-mode no #允许远程访问 redis-cli -h 192.168.8.131 -p 6379

7.systemctl管理redis

添加systemctl管理 vim /etc/systemd/system/redis.service [Unit] Description=Redis After=network.target [Service] Type=forking ExecStart=/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis/etc/redis.conf ExecReload=/usr/local/redis/bin/redis-server -s reload ExecStop=/usr/local/redis/bin/redis-server -s stop PrivateTmp=true [Install] WantedBy=multi-user.target
systemctl daemon-reload systemctl start redis

二、Redis 与其他 key-value 存储有什么不同？

Redis 与其他 key-value 存储系统的主要区别在于其提供了丰富的数据类型、高性能的读写能力、原子性操作、持久化机制、以及丰富的特性集。

以下是 Redis 的一些独特之处：

  • **丰富的数据类型：**Redis 不仅仅支持简单的 key-value 类型的数据，还提供了 list、set、zset（有序集合）、hash 等数据结构的存储。这些数据类型可以更好地满足特定的业务需求，使得 Redis 可以用于更广泛的应用场景。
  • **高性能的读写能力：**Redis 能读的速度是 110000次/s，写的速度是 81000次/s。这种高性能主要得益于 Redis 将数据存储在内存中，从而显著提高了数据的访问速度。
  • **原子性操作：**Redis 的所有操作都是原子性的，这意味着操作要么完全执行，要么完全不执行。这种特性对于确保数据的一致性和完整性非常重要。
  • **持久化机制：**Redis 支持数据的持久化，可以将内存中的数据保存在磁盘中，以便在系统重启后能够再次加载使用。这为 Redis 提供了数据安全性，确保数据不会因为系统故障而丢失。
  • **丰富的特性集：**Redis 还支持 publish/subscribe（发布/订阅）模式、通知、key 过期等高级特性。这些特性使得 Redis 可以用于消息队列、实时数据分析等复杂的应用场景。
  • **主从复制和高可用性：**Redis 支持 master-slave 模式的数据备份，提供了数据的备份和主从复制功能，增强了数据的可用性和容错性。
  • **支持 Lua 脚本：**Redis 支持使用 Lua 脚本来编写复杂的操作，这些脚本可以在服务器端执行，提供了更多的灵活性和强大的功能。
  • **单线程模型：**尽管 Redis 是单线程的，但它通过高效的事件驱动模型来处理并发请求，确保了高性能和低延迟。

三、Redis 主要支持以下几种数据类型：

  • string（字符串）:基本的数据存储单元，可以存储字符串、整数或者浮点数。

    • 网页缓存、计数器

  • **hash（哈希）😗*一个键值对集合，可以存储多个字段。

    • 用户信息、商品信息

  • **list（列表）😗*一个简单的列表，可以存储一系列的字符串元素。

    • 消息列表、秒杀

  • **set（集合）😗*一个无序集合，可以存储不重复的字符串元素。

    • 数据去重、交集、并集

  • zset(sorted set：有序集合):类似于集合，但是每个元素都有一个分数（score）与之关联。

    • 排行榜、热点新闻

String（字符串）

string 是 redis 最基本的类型，你可以理解成与 Memcached 一模一样的类型，一个 key 对应一个 value。

string 类型是二进制安全的。意思是 redis 的 string 可以包含任何数据，比如jpg图片或者序列化的对象。

string 类型是 Redis 最基本的数据类型，string 类型的值最大能存储 512MB。

常用命令

  • SET key value：设置键的值。
  • GET key：获取键的值。
  • INCR key：将键的值加 1。
  • DECR key：将键的值减 1。
  • APPEND key value：将值追加到键的值之后。

Hash（哈希）

Redis hash 是一个键值(key=>value)对集合，类似于一个小型的 NoSQL 数据库。

Redis hash 是一个 string 类型的 field 和 value 的映射表，hash 特别适合用于存储对象。

每个哈希最多可以存储 2^32 - 1 个键值对。

常用命令

  • HSET key field value：设置哈希表中字段的值。
  • HGET key field：获取哈希表中字段的值。
  • HGETALL key：获取哈希表中所有字段和值。
  • HDEL key field：删除哈希表中的一个或多个字段。

List（列表）

Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）。

列表最多可以存储 2^32 - 1 个元素。

常用命令

  • LPUSH key value：将值插入到列表头部。
  • RPUSH key value：将值插入到列表尾部。
  • LPOP key：移出并获取列表的第一个元素。
  • RPOP key：移出并获取列表的最后一个元素。
  • LRANGE key start stop：获取列表在指定范围内的元素。

Set（集合）

Redis 的 Set 是 string 类型的无序集合。

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)。

常用命令

  • SADD key value：向集合添加一个或多个成员。
  • SREM key value：移除集合中的一个或多个成员。
  • SMEMBERS key：返回集合中的所有成员。
  • SISMEMBER key value：判断值是否是集合的成员。

zset(sorted set：有序集合)

Redis zset 和 set 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。

zset的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。

常用命令

  • ZADD key score value：向有序集合添加一个或多个成员，或更新已存在成员的分数。
  • ZRANGE key start stop [WITHSCORES]：返回指定范围内的成员。
  • ZREM key value：移除有序集合中的一个或多个成员。
  • ZSCORE key value：返回有序集合中，成员的分数值。

四、Redis的数据持久化

持久化功能有效地避免因进程退出造成的数据丢失问题，当下次重启时利用之前持久化的文件即可实现数据恢复。

  • RDB：快照方式，直接将内存中的数据以二进制格式保存在硬盘上；
    • 恢复速度快，redis重启后会自动恢复数据；
    • 不能实时保存，一般在重启Redis前手动或自动生成RDB文件；
    • 手动保存save/bgsave
    • 自动保存：redis.conf中设置save m n，m秒内有n次修改则保存；
  • AOF：追加日志文件方式，当执行写入操作时（增、删、改），将执行的命令写入到aof日志中，当Redis重启时会将AOF日志中的所有命令重新执行一遍；
    • 数据不容易丢失，但是恢复速度较慢，文件较大；
    • 三种备份模式：实时备份、每秒备份、系统空闲备份；

五、Redis集群

  • 主从模式：第一次同步时，主服务器生成快照发送给所有从服务器，从服务器同步数据，之后主服务器在执行写操作时，将执行的命令同步转发给从服务器，实现数据的同步。
    • 主服务器可读可写
    • 从服务器只读
    • 主服务器一旦宕机，则无法写入数据，需要手动切换主从；
  • 哨兵模式：Redis自带的高可用模式，使用哨兵进程监控主服务器，每秒ping一次，心跳检测，如果主服务器宕机，则会根据规则选举一台从服务器成为新的主服务器，让其他从服务器自动关联该新主服务器；
    • 单哨兵
    • 多哨兵模式
  • 集群模式：分布式缓存模式，将海量数据拆分到多台服务器，根据算法进行数据的存储和读取；

主从模式

什么是主从复制？

Master可以拥有多个slave；多个slave可以连接同一个Master外，还可以连接到其他的slave；主从复制不会阻塞Master，在主从复制时，Master可以处理client请求。

主从复制的作用：

数据备份：将master的数据，备份到slave

读写分离：用master来写入数据，用slave完成备份后，来完成只读的功能。

注意：当master宕机后，不会去选择slave作为master。需要手动将一台slave使用slaveof on one 提升为master，要想自动实现提升，我们就需要使用哨兵。

“单机多实例”是指在一台物理服务器（或虚拟机）上同时运行同一个软件的多个独立副本（即 “实例”）的部署方式。这种方式在软件开发、测试、服务部署等场景中较为常见，其核心是通过隔离资源和配置，让多个实例在同一台机器上并行工作，同时避免相互干扰。

“单机多实例” 需要注意：服务端口号不能相同、配置文件、PID文件、数据文件路径（或名称）不同一样，否则服务无法正常启动。

多机主从：

  • 主服务器不用改配置

  • 从服务器修改配置：replicaof 192.168.8.131 6379 #主服务这句话注释，从服务配置的需要开启。配置主服务的ip的port。

  • 修改完配置之后重启服务

  • 登录客户端输入info replication进行查看

手动设置主从：

  • 当主服务器宕机之后，找一个从服务器执行命令 SLAVEOF NO ONE 将使得这个从属服务器关闭复制功能，并从从属服务器转变回主服务器，原来同步所得的数据集不会被丢弃。
  • 其余服务器执行 SLAVEOF host port 将使当前服务器停止对旧主服务器的同步，丢弃旧数据集，转而开始对新主服务器进行同步。host是现在主服务器的IP地址。

哨兵模式

为什么要启动哨兵模式

当我们的主服务器宕机后，要手动的去切换主从模式，这样的人工干预，费事费力，还会造成一段时间我们的服务不能使用。所有我们要使用哨兵模式来解决这一问题。

什么是哨兵模式

哨兵是对Redis的系统的运行情况的监控，它是一个独立进程，功能有两个：

一是监控主机Redis和从机Redis是否运行正常；二是主机Redis出现故障后自动将从机转化为主机；

哨兵功能

集群监控：负责监控主从集群中的Master和Slave进程是否正常工作。

故障转移(failover)：如果Master宕机，会自动从Slave中选举出新的Master，进行主从自动切换。

配置中心：如果发生了故障转移，Sentinel负责通知客户端新的Master的地址。

消息通知：如果某个redis节点有故障，那么Sentsinel会发送报警消息给系统管理员。

单哨兵模式

修改配置文件：sentinel monitor mymaster 192.168.8.131 6379 1

启动哨兵：./bin/redis-sentinel ./etc/sentinel.conf

多哨兵模式

修改配置文件（所有哨兵）：sentinel monitor mymaster 192.168.8.131 6379 2

启动哨兵（所有哨兵）：./bin/redis-sentinel ./etc/sentinel.conf

集群模式

sentinel模式基本可以满足一般生产的需求，具备高可用性。但是当数据量过大到一台服务器存放不下的情况时，主从模式或sentinel模式就不能满足需求了，这个时候需要对存储的数据进行分片，将数据存储到多个Redis实例中。cluster模式的出现就是为了解决单机Redis容量有限的问题，将Redis的数据根据一定的规则分配到多台机器。

什么是集群模式

Redis 的哨兵和主从模式基本已经可以实现高可用和读写分离 ，但是在这种模式下每台 Redis 服务器都存储相同的数据，浪费内存空间，所以在redis上加入了 Cluster 集群模式，实现了 Redis 的分布式存储，也就是说Redis 节点上存储不同的内容。

集群模式特点

  • 多个redis节点网络互联，数据共享

  • 所有的节点都是一主一从（也可以是一主多从），其中从节点不提供服务，仅作为备用

  • 不支持同时处理多个key（如MSET/MGET），因为redis需要把key均匀分布在各个节点上，并发量很高的情况下同时创建key-value会降低性能并导致不可预测的行为

  • 支持在线增加、删除节点

  • 客户端可以连接任何一个主节点进行读写

配置集群：

修改配置文件：

vim redis.conf appendonly yes cluster-enabled yes #（启动集群模式，开始玩耍） cluster-config-file nodes700*.conf#（这里700x最好和port对应上） cluster-node-timeout 5000 #redis节点宕机被发现的时间

启动redis服务

systemctl start redis.server 或 ./bin/redis-server ./etc/redis.conf

创建集群：

/usr/local/redis/bin/redis-cli --cluster create 192.168.8.131:6379 192.168.8.132:6379 192.168.8.133:6379 192.168.8.134:6379 192.168.8.135:6379 192.168.8.136:6379 --cluster-replicas 1 info cluster # Cluster cluster_enabled:1 #节点是否为cluster模式 。1是0否 cluster nodes #查看集群中的节点
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