【基础篇】一文带你掌握 Redis-数据库

一、摘要

谈起 Redis，相信大家都不会陌生，做过云平台开发的程序员多多少少会接触到它，Redis 英文全称：Remote Dictionary Server，也被称之为远程字典服务。

从官方的定义看，Redis 是一款开源的，遵守 BSD 协议，使用 C 语言开发的 key-value 存储系统。简单的说，它是一款跨平台的非关系型数据库，支持优先内存存储，并提供多种语言的 API 客户端。

Redis 由一个叫 Salvatore Sanfilippo 的人开发而闻名世界，此人来自意大利的西西里岛，网名叫 antirez，如果你有兴趣，可以去他的博客逛逛，地址是 antirez.com。

不过从 2010 年起，Redis 的开发工作由 VMware 主持，到了 2013 年后，Redis 的开发由 Pivotal 赞助。

Redis 是当下互联网技术中使用最为广泛的缓存中间件之一，随着它在新浪微博中的使用而逐渐风靡国内。

虽然开源软件市场上也有很多优秀的缓存服务中间件，比如 memcache，但是和 redis 对比起来，redis 还是显得格外的突出，优势如下：

性能极高：Redis 能读的速度是 110000 次/s，写的速度是 81000次/s
数据类型丰富：支持 String，Hash，List，Set，Sorted Set 等数据类型的操作
支持原子性操作：Redis 的每条命令操作都是原子性的，Redis 的操作之所以是原子性的，是因为每条命令的执行都是单线程的，不存在线程竞争问题
存储方式多样化：memecache 把数据全部存在内存之中，断电后会挂掉；redis 支持数据的持久化，同时也支持数据的备份，即 master-slave 模式的数据备份
功能丰富：Redis 还支持 publish/subscribe，通知，key 过期等等特性

在分布式的架构环境下，Redis 基本上是缺一不可的缓存中间件，它能很好的解决服务与服务之间数据共享的问题，并且性能不受影响。

说了这么多，如何使用呢？我们一起来看看！

二、服务安装

2.1、Windows 环境

因为 redis 目前官方只支持 LINUX 系统，因此没有 Windows 版本的软件包，但是好在微软团队维护了开源的 windows 版本，虽然更新不算及时，但是对于普通测试使用足够了。

2.1.1、服务器安装

如果当前操作系统是 Windows 系统，访问如下的地址，获取对应的下载链接。

https://github.com/tporadowski/redis/releases

根据系统平台的实际情况选择，这里我们下载Redis-x64-xxx.zip压缩包到 C 盘，解压后，将文件夹重新命名为redis。

打开文件夹，内容如下：

然后，打开一个 cmd 窗口，使用 cd 命令切换目录到C:\redis，并且输入如下命令：

redis-server.exe redis.windows.conf

出现以上界面，表示redis服务器已经成功启动了。

2.1.2、客户端测试

如果想用安装包里面的客户端脚本测试一下服务，可以这样操作。

另启一个 cmd 窗口，原来的窗口不要关闭，不然就无法访问服务端了。

使用 cd 命令切换目录到C:\redis，并且输入如下命令：

redis-cli.exe -h 127.0.0.1 -p 6379

连接到服务器之后，输入写命令和取命令，相关命令如下：

#写数据测试
set myKey abc

#取数据测试
get myKey

2.2、Linux 环境

如果当前操作系统是 Linux 系统，访问如下的官方地址，获取最新的下载链接。

http://redis.io/download

2.2.1、服务器安装

本教程使用的最新文档版本为 6.2.6，下载并安装：

# wget https://download.redis.io/releases/redis-6.2.6.tar.gz
# tar xzf redis-6.2.6.tar.gz
# cd redis-6.2.6
# make

执行完make命令后，redis-6.2.6目录下会出现编译后的 redis 服务程序 redis-server，还有用于测试的客户端程序 redis-cli，两个程序位于安装目录 src 目录下。

执行下面的脚本，启动 redis 服务器。

# cd src
# ./redis-server

需要注意的地方是，这种方式启动 redis 使用的是默认配置，也可以通过参数告诉 redis 使用指定配置文件来启动服务，其中redis.conf是一个默认的配置文件，我们可以根据需要使用自己的自定义配置文件。

# cd src
# ./redis-server ../redis.conf

当出现Ready to accept connections时，表示服务已经启动成功。

2.2.2、客户端测试

同样的，如果想用安装包里面的客户端脚本测试一下服务，新创建一个命令窗口，这样操作。

# cd src
# ./redis-cli
redis> set foo bar
OK
redis> get foo
"bar"

2.2.3、参数配置

可能有的同学会发出一个疑问，如何将 Redis 改成后台服务？

也就是将窗体关闭也能正常提供服务，答案就藏在redis.conf这个配置文件里。

打开redis.conf文件，常用配置如下：

#绑定ip
bind 0.0.0.0

#启动端口
port 6379

# 是否运行远程访问
protected-mode yes

# 是否允许后台运行，默认no，将其改成yes
daemonize yes

# redis访问密码，根据需要设置，如果要打开，将#去掉
# requirepass foobared

# 数据库的数量
databases 16

修改配置，然后重启服务即可生效，操作如下：

# 寻找redis相关进程
ps -ef|grep redis

# 杀掉进程
kill -9 <pid>

# 重新启动redis
./redis-server ../redis.conf

2.2.3、配置详解

redis.conf详细配置项说明如下：

配置参数	说明
bind 127.0.0.1	如果是内网可以直接绑定 127.0.0.1, 或者忽略, 0.0.0.0是外网
port 6379	指定 Redis 监听端口，默认端口为 6379
protected-mode yes	是否运行远程访问，默认是yes
daemonize no	Redis 默认不是以守护进程的方式运行，可以通过该配置项修改，使用 yes 启用守护进程
databases 16	设置数据库的数量，默认数据库为0，可以使用SELECT 命令在连接上指定数据库id
requirepass foobared	设置 Redis 连接密码，如果配置了连接密码，客户端在连接 Redis 时需要通过 AUTH password 命令提供密码，默认关闭
timeout 300	当客户端闲置多长秒后关闭连接，如果指定为 0 ，表示关闭该功能
maxclients 128	设置同一时间最大客户端连接数，默认无限制，Redis 可以同时打开的客户端连接数为 Redis 进程可以打开的最大文件描述符数，如果设置 maxclients 0，表示不作限制。当客户端连接数到达限制时，Redis 会关闭新的连接并向客户端返回 max number of clients reached 错误信息
maxmemory `<bytes>`	指定 Redis 最大内存限制，Redis 在启动时会把数据加载到内存中，达到最大内存后，Redis 会先尝试清除已到期或即将到期的 Key，当此方法处理后，仍然到达最大内存设置，将无法再进行写入操作，但仍然可以进行读取操作。Redis 新的 vm 机制，会把 Key 存放内存，Value 会存放在 swap 区
pidfile /var/run/redis.pid	当 Redis 以守护进程方式运行时，Redis 默认会把 pid 写入 /var/run/redis.pid 文件，可以通过 pidfile 指定
loglevel notice	指定日志记录级别，Redis 总共支持四个级别：debug、verbose、notice、warning，默认为 notice
logfile stdout	日志记录方式，默认为标准输出，如果配置 Redis 为守护进程方式运行，而这里又配置为日志记录方式为标准输出，则日志将会发送给 /dev/null
save `<seconds>` `<changes>`	指定在多长时间内，有多少次更新操作，就将数据同步到数据文件，可以多个条件配合，比如`save 900 1`，表示 900 秒内有 1 个更改
rdbcompression yes	指定存储至本地数据库时是否压缩数据，默认为 yes，Redis 采用 LZF 压缩，如果为了节省 CPU 时间，可以关闭该选项，但会导致数据库文件变的巨大
dbfilename dump.rdb	指定本地数据库文件名，默认值为 dump.rdb
dir ./	指定本地数据库存放目录
slaveof `<masterip>` `<masterport>`	设置当本机为 slave 服务时，设置 master 服务的 IP 地址及端口，在 Redis 启动时，它会自动从 master 进行数据同步
masterauth `<master-password>`	当 master 服务设置了密码保护时，slave 服务连接 master 的密码
appendonly no	指定是否在每次更新操作后进行日志记录，Redis 在默认情况下是异步的把数据写入磁盘，如果不开启，可能会在断电时导致一段时间内的数据丢失。因为 redis 本身同步数据文件是按上面 save 条件来同步的，所以有的数据会在一段时间内只存在于内存中。默认为 no
appendfilename appendonly.aof	指定更新日志文件名，默认为 appendonly.aof
appendfsync everysec	指定更新日志条件，共有 3 个可选值：no：表示等操作系统进行数据缓存同步到磁盘（快）；always：表示每次更新操作后手动调用 fsync() 将数据写到磁盘（慢，安全）；everysec：表示每秒同步一次（折中，默认值）
vm-enabled no	指定是否启用虚拟内存机制，默认值为 no，简单的介绍一下，VM 机制将数据分页存放，由 Redis 将访问量较少的页即冷数据 swap 到磁盘上，访问多的页面由磁盘自动换出到内存中
vm-swap-file /tmp/redis.swap	虚拟内存文件路径，默认值为 /tmp/redis.swap，不可多个 Redis 实例共享
vm-max-memory 0	将所有大于 vm-max-memory 的数据存入虚拟内存，无论 vm-max-memory 设置多小，所有索引数据都是内存存储的(Redis 的索引数据就是 keys)，也就是说，当 vm-max-memory 设置为 0 的时候，其实是所有 value 都存在于磁盘。默认值为 0
vm-page-size 32	Redis swap 文件分成了很多的 page，一个对象可以保存在多个 page 上面，但一个 page 上不能被多个对象共享，vm-page-size 是要根据存储的数据大小来设定的，作者建议如果存储很多小对象，page 大小最好设置为 32 或者 64bytes；如果存储很大大对象，则可以使用更大的 page，如果不确定，就使用默认值
vm-pages 134217728	设置 swap 文件中的 page 数量，由于页表（一种表示页面空闲或使用的 bitmap）是在放在内存中的，，在磁盘上每 8 个 pages 将消耗 1byte 的内存
vm-max-threads 4	设置访问swap文件的线程数,最好不要超过机器的核数,如果设置为0,那么所有对swap文件的操作都是串行的，可能会造成比较长时间的延迟。默认值为4
glueoutputbuf yes	设置在向客户端应答时，是否把较小的包合并为一个包发送，默认为开启
activerehashing yes	指定是否激活重置哈希，默认为开启（后面在介绍 Redis 的哈希算法时具体介绍）
include /path/to/local.conf	指定包含其它的配置文件，可以在同一主机上多个Redis实例之间使用同一份配置文件，而同时各个实例又拥有自己的特定配置文件

2.3、Mac 环境

如果当前操作系统是 Mac 系统，同样的访问官方地址http://redis.io/download，下载最新的安装包。

然后本地解压，后续的操作跟linux一样，在此就不过多的介绍了！

三、命令行客户端

如果想要在 redis 服务上执行命令，需要一个 redis 客户端，而 Redis 客户端在我们下载的的 redis 的安装包里面，其实已经有了。

3.1、连接 redis

Redis 客户端的基本语法为

$ ./redis-cli

比如，连接本地的 redis 服务器（前提是已经启动成功）。

$ ./redis-cli
redis 127.0.0.1:6379>
redis 127.0.0.1:6379> PING

PONG

如果 redis 设置了密码，通过AUTH命令输入密码即可进入，方式如下：

$ ./redis-cli
redis 127.0.0.1:6379> AUTH "password"
redis 127.0.0.1:6379> PING

PONG

如果我们想连接远程 redis 服务器，可以通过如下语法方式实现。

$ ./redis-cli -h host -p port -a password

比如连接192.168.121.1，命令如下：

$redis-cli -h 192.168.121.1 -p 6379 -a "mypass"
redis 192.168.121.1:6379>
redis 192.168.121.1:6379> PING

PONG

默认连接的数据库是0，如果我们想切换数据库，可以通过如下方式实现切换！

# 使用 1 号数据库
redis 192.168.121.1:6379>SELECT 1

如果想要关闭当前连接，通过如下方式即可实现！

redis 192.168.121.1:6379>QUIT

3.2、常用的 crud 操作

以字符串为例，增删改查操作如下！

1、设置指定 key 的值， SET 在设置操作成功完成时，返回 OK。

redis 127.0.0.1:6379>SET mykey redis
OK

2、查询指定 key 的值，操作完成时，如果 key 不存在时，返回 (nil)

redis 127.0.0.1:6379>GET mykey
"redis"

3、检查指定 key 的值是否存在，操作完成时，若 key 存在返回 1 ，否则返回 0

redis 127.0.0.1:6379>EXISTS  mykey
(integer) 1

4、删除指定 key 的值，操作完成时，返回被删除 key 的数量。

redis 127.0.0.1:6379>DEL mykey
(integer) 1

5、设置 key 的过期时间，以秒为单位，操作完成时，若成功返回 1 ，否则返回 0。

# 设置 mykey，60秒过期
redis 127.0.0.1:6379>EXPIRE mykey 60
(integer) 1

6、获取 key 的剩余过期时间，以秒为单位，操作完成时，当 key 不存在时，返回 -2；当 key 存在但没有设置剩余生存时间时，返回 -1；否则，以秒为单位，返回 key 的剩余生存时间。

redis 127.0.0.1:6379>TTL mykey
(integer) 60

7、通过 Incr 命令，实现指定的 key 原子性自增操作，每执行一次 Incr 命令，key 中储存的数字值增一，操作完成时，如果 key 不存在，那么 key 的值会先被初始化为 0，然后加 1，返回最后的结果。

redis 127.0.0.1:6379>INCR mykey
(integer) 1

当然，也可以在设置阶段，指定某个初始值数字，比如将mykey的自增初始值设置为10。

redis 127.0.0.1:6379>INCR mykey 10
(integer) 11

3.3、事务操作

Redis 也支持事务操作，Redis 事务可以一次执行多个命令，并且带有以下三个重要的保证：

1.批量操作在发送 EXEC 命令前被放入队列缓存
2.收到 EXEC 命令后进入事务执行，事务中任意命令执行失败，其余的命令依然被执行
3.在事务执行过程，其他客户端提交的命令请求不会插入到事务执行命令序列中

一个事务从开始到执行会经历以下三个阶段：

1.开始事务
2.命令入队
3.执行事务

以某个事务操作为例，我们先以 MULTI 开始一个事务，然后将多个命令入队到事务中，最后由 EXEC 命令触发事务，一并执行事务中的所有命令，过程如下：

redis 127.0.0.1:6379> multi
OK
redis 127.0.0.1:6379> set a aaa
QUEUED
redis 127.0.0.1:6379> set b bbb
QUEUED
redis 127.0.0.1:6379> set c ccc
QUEUED
redis 127.0.0.1:6379> exec
1) OK
2) OK
3) OK

特别注意的地方是：单个 Redis 命令的执行是原子性的，但 Redis 没有在事务上增加任何维持原子性的机制，所以 Redis 事务的执行并不是原子性的。

事务可以理解为一个打包的批量执行脚本，但批量指令并非原子化的操作，中间某条指令的失败不会导致前面已做指令的回滚，也不会造成后续的指令不做。

也就是说，如果在set b bbb处失败，set a aaa已成功不会回滚，set c ccc还会继续执行，当set b bbb处执行失败，这个事务是不会回滚的。

但是如果执行过程中，命令不存在或者是命令参数不对，这个时候 redis 的事务执行会失败，并返回错误信息给客户端；如果是命令逻辑上的执行失败，redis 的事务无法感知，会继续执行下去。

3.4、Lua 脚本操作

在上面我们也介绍到了，Redis 事务的执行并不能完全保证原子性，那么如何将一批命令操作做到原子性操作呢？

Redis 支持通过 Lua 脚本来实现一批命令原子性操作，执行脚本的常用命令为 EVAL。

Eval 命令的基本语法如下：

redis 127.0.0.1:6379> EVAL script numkeys key [key ...] arg [arg ...]

比如简单的赋值操作如下：

redis 127.0.0.1:6379> EVAL "return {KEYS[1],KEYS[2],ARGV[1],ARGV[2]}" 2 key1 key2 first second

1) "key1"
2) "key2"
3) "first"
4) "second"

比如我们给指定的key设置指定值value，并且设置过期时间60秒，实现原子性操作，如果操作成功就返回 1，否则返回 0，内容如下：

redis 127.0.0.1:6379>EVAL "if redis.call('setnx', KEYS[1], ARGV[1]) == 1 then return redis.call('expire', KEYS[1], ARGV[2]) else return 0 end" 1 key1 hello 60

(integer) 1

获取指定key的值，如果存在就删除key，实现原子性操作，如果操作成功就返回 1，否则返回 0，内容如下：

redis 127.0.0.1:6379>EVAL "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end" 1 key1 hello

(integer) 1

以上就是实现常用的分布式加锁、解锁原子性操作的 lua 脚本。

四、可视化客户端

对于开发者来说，使用客户端命令来操作 redis 非常不便捷，因此诞生了很多的基于 redis 的可视化客户端，今天我们就一起来看看有哪些免费又好用的客户端工具。

4.1、Redis Desktop Manager

Redis Desktop Manager 应该是现在使用率最广的可视化工具了，存在时间很久，经过了数次迭代，基于 Qt 5 开发，支持跨平台支持。

以前是免费的，不过现在改成收费工具，试用期可以有半个月的时间，最新版的访问地址如下！

https://github.com/uglide/RedisDesktopManager/releases

测评：界面看着比较简洁，该有的功能都有，功能很全，key 的显示可以支持按冒号分割的键名空间。

免费版本的下载地址如下！

百度网盘：https://pan.baidu.com/s/1rMWR-OQnfsxJ3_HSqEE8xw

提取码：tebu

4.2、medis2

medis2 是 mac 系统中使用率最高的 redis 可视化工具，布局简洁，界面美观，关键还免费，最新版的访问地址如下！

https://getmedis.com/

测评：软件颜值挺高，功能符合日常使用要求，对 key 有颜色鲜明的图标标识，在key的搜索上挺方便的，可以模糊搜索出匹配的 key，渐进式的 scan，无明显卡顿，在搜索的体验上还是比较出色的，不过对操作系统要求很高，要求 MacOS 11.0 以上才能安装，如果当前你的操作系统低于以上，只有升级或者换别的软件！

4.3、AnotherRedisDesktopManager

AnotherRedisDesktopManager 是一款比较稳定简洁的 redis UI工具，国人开发，支持跨平台，完全免费，最新版的访问地址如下！

https://github.com/qishibo/AnotherRedisDesktopManager

测评：基本的功能都有，有监控统计，支持暗黑主题，还支持集群的添加，是一款非常不错的可视化客户端。

4.4、Redis Insight

Redis Insight 是目前官方推荐的一款 redis 可视化工具，功能非常丰富，支持跨平台，完全免费，最新版的访问地址如下！

https://redis.com/redis-enterprise/redis-insight/

测评：相比于其他可视化工具，RedisInsight 实现的功能更强大、执行效率更改，通用性更好，出了 CRUD 基本功能的支持，还支持内存分析、指标监控、发布/订阅、慢命令日志查询等等。

五、小结

本文主要围绕redis的一些基本知识，做了一次简单的总结，包括软件安装、基本命令操作、可视化客户端介绍。

内容难免有些遗漏和不足，欢迎网友留言指出！

六、文末福利

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七、参考

1、菜鸟教程 - redis教程

2、redis - 中午手册

3、在Linux上安装redis6.2