一、关系型数据库 与 非关系型数据库
1. 关系型数据库的概念
关系型数据库是一个结构化的数据库,创建在关系模型(二维表格模型)基础上,一般面向于记录。
SQL 语句(标准数据查询语言)就是一种基于关系型数据库的语言,用于执行对关系型数据库中数据的检索和操作。
主流的关系型数据库包括 Oracle、MySQL、SQL Server、Microsoft Access、DB2、PostgreSQL 等。
以上数据库在使用的时候必须先建库建表设计表结构,然后存储数据的时候按表结构去存,如果数据与表结构不匹配就会存储失败。
2. 非关系型数据库的概念
NoSQL(NoSQL = Not Only SQL ),意思是“不仅仅是 SQL”,是非关系型数据库的总称。
除了主流的关系型数据库外的数据库,都认为是非关系型。
不需要预先建库建表定义数据存储表结构,每条记录可以有不同的数据类型和字段个数(比如微信群聊里的文字、图片、视频、音乐等)。
主流的 NoSQL 数据库有 Redis、MongBD、Hbase、Memcached、ElasticSearch、TSDB 等。
3. 关系型数据库和非关系型数据库区别
3.1 数据存储方式不同
关系型和非关系型数据库的主要差异是数据存储的方式。关系型数据天然就是表格式的,因此存储在数据表的行和列中。数据表可以彼此关联协作存储,也很容易提取数据。
与其相反,非关系型数据不适合存储在数据表的行和列中,而是大块组合在一起。非关系型数据通常存储在数据集中,就像文档、键值对或者图结构。你的数据及其特性是选择数据存储和提取方式的首要影响因素。
3.2 扩展方式不同
SQL和NoSQL数据库最大的差别可能是在扩展方式上,要支持日益增长的需求当然要扩展。
要支持更多并发量,SQL数据库是纵向扩展,也就是说提高处理能力,使用速度更快速的计算机,这样处理相同的数据集就更快了。因为数据存储在关系表中,操作的性能瓶颈可能涉及很多个表,这都需要通过提高计算机性能来克服。虽然SQL数据库有很大扩展空间,但最终肯定会达到纵向扩展的上限。
而NoSQL数据库是横向扩展的。因为非关系型数据存储天然就是分布式的,NoSQL数据库的扩展可以通过给资源池添加更多普通的数据库服务器(节点)来分担负载。
3.3 对事务性的支持不同
如果数据操作需要高事务性或者复杂数据查询需要控制执行计划,那么传统的SQL数据库从性能和稳定性方面考虑是你的最佳选择。SQL数据库支持对事务原子性细粒度控制,并且易于回滚事务。
虽然NoSQL数据库也可以使用事务操作,但稳定性方面没法和关系型数据库比较,所以它们真正闪亮的价值是在操作的扩展性和大数据量处理方面。
4. 非关系型数据库产生背景
可用于应对 Web2.0 纯动态网站类型的三高问题(高并发、高性能、高可用)。
- High performance——对数据库高并发读写需求。
- Huge Storage——对海量数据高效存储与访问需求。
- High Scalability && High Availability——对数据库高可扩展性与高可用性需求。
关系型数据库和非关系型数据库都有各自的特点与应用场景,两者的紧密结合将会给Web2.0的数据库发展带来新的思路。让关系型数据库关注在关系上和对数据的一致性保障,非关系型数据库关注在存储和高效率上。例如,在读写分离的MySQL数据库环境中,可以把经常访问的数据存储在非关系型数据库中,提升访问速度。
5. 总结
5.1 两组区别
关系型数据库SQL | 非关系型数据库NoSQL | |
---|---|---|
存储结构 | 二维表结构 | 键值对、文档、图形结构等 |
扩展方式 | 纵向扩展提升硬件性能 | 横向扩展增加服务器节点数量 |
事务支持 | 事务控制更稳定,细粒度更高 | 稳定性和细粒度控制方面不如关系型数据库 |
典型代表 |
Mysql 、Oracle 、SQL Server 、PostgreSQL
|
Redis 、Memcached 、MongDB 、ElasticSearch 、Prometheus
|
5.2 创建实例过程
关系型数据库
- 实例–>数据库–>表(table)–>记录行(row)、数据字段(column)
非关系型数据库:
- 实例–>数据库–>集合(collection)–>键值对(key-value)
非关系型数据库不需要手动建数据库和集合(表)。
二、Redis 的概述
1. Redis 简介
Redis(远程字典服务器) 是一个开源的、使用 C 语言编写的 NoSQL 数据库。
Redis 基于内存运行并支持持久化,采用key-value(键值对)的存储形式,是目前分布式架构中不可或缺的一环。
2. Redis 的进程模式
Redis服务器程序是单进程模型,也就是在一台服务器上可以同时启动多个Redis进程,Redis的实际处理速度则是完全依靠于主进程的执行效率。若在服务器上只运行一个Redis进程,当多个客户端同时访问时,服务器的处理能力是会有一定程度的下降;若在同一台服务器上开启多个Redis进程,Redis在提高并发处理能力的同时会给服务器的CPU造成很大压力。
在实际生产环境中,需要根据实际的需求来决定开启多少个Redis进程。若对高并发要求更高一些,可能会考虑在同一台服务器上开启多个进程。若CPU资源比较紧张,采用单进程即可。
3. Redis 的优点
- 具有极高的数据读写速度:数据读取的速度最高可达到 110000 次/s,数据写入速度最高可达到 81000 次/s。
- 支持丰富的数据类型:支持 key-value、Strings、Lists、Hashes、Sets 及 Sorted Sets 等数据类型操作。
- 支持数据的持久化:可以将内存中的数据保存在磁盘中,重启的时候可以再次加载进行使用。
- 原子性:Redis 所有操作都是原子性的。
- 支持数据备份:即 master-salve 模式的数据备份(主从复制)。
4. Redis 的资源配比
CPU与内存资源配比1:8。比如2核16G、4核32G、8核64G。
这类是高内存资源占比。尤其适合内存型数据库应用,比如 redis
、 memcache
的部署。在实践中,如果用8核16G部署一台 Redis
,会造成性能过剩。redis
是单进程单线程模式,对多核利用得不太好,所以适合向1:4或者1:8的高内存资源配比考虑。如果想要 redis
把多核性能利用好,可以考虑一台机器上多部署几个 redis
。
5. Redis 的数据类型
结构类型 | 结构存储的值 | 结构的读写能力 | 场景 |
---|---|---|---|
String (字符串) |
可以是字符串,整数,浮点数 | 对整个字符串或者字符串的其中一部分进行操作,对整数和浮点数执行自增或者自减操作 | … |
List (列表) |
一个链表,链表上每个节点都包含了一个字符串 | 从链表的俩端推入或者弹出元素:根据便移量对链表进行 修剪:读取单个或多个元素,根据值查找或者移除元素 |
最新消息排行:消息队列 |
Hash (散列) |
包含键值对的无需散列表 | 添加、获取、移除单个键值对,获取所有键值对 | 存储、读取、修改用户属性 |
set (无序集合) |
包含字符串的无需手机器,并且被包含的每个字符串都是独一无二各不相同的 | 添加、获取、移除单个元素,检查一个元素是否存在与集合中,计算交集,并集,差集,从集合里面随机获取元素 | 共同好友:利用唯一性,统计访问网站的所有IP |
zset 、Sorted Set (有序集合) |
字符串成员与浮点数分值之间的有序映射,元素的排列顺序由分值的大小决定 | 添加、获取、删除单个元素,根据分值范围或者成员来获取元素 | 排行榜:带权重的详细队列 |
除了以上五种常用的,还三种特殊的数据类型,分别是HyperLogLogs
(基数统计), Bitmaps
(位图) , geospatial
(地理位置)。
6. Redis 使用场景
Redis作为基于内存运行的数据库,是一个高性能的缓存,一般应用在Session缓存、队列、排行榜、计数器、最近最热文章、最近最热评论、发布订阅等。
Redis 适用于数据实时性要求高、数据存储有过期和淘汰特征的、不需要持久化或者只需要保证弱一致性、逻辑简单的场景。
我们通常会将部分数据放入缓存中,来提高访问速度,然后数据库承担存储的工作。
7. 哪些数据适合放入缓存中?
- 即时性。例如查询最新的物流状态信息。
- 数据一致性要求不高。例如门店信息,修改后,数据库中已经改了,五分钟后缓存中才是最新的,但不影响功能使用。
- 访问量大且更新频率不高,例如网站首页的广告信息,访问量大,但是不会经常变化。
8. Redis为什么这么快?
- Redis是一款纯内存结构,避免了磁盘I/O等耗时操作。
- Redis命令处理的核心模块为单线程,不存在多线程切换而消耗CPU,不用考虑各种锁的问题,不存在加锁、释放锁的操作,没有因为可能出现死锁而导致性能消耗。
- 采用了 I/O 多路复用机制,大大提升了并发效率。
注:在 Redis 6.0 中新增加的多线程也只是针对处理网络请求过程采用了多线性,而数据的读写命令,仍然是单线程处理的。
三、Redis安装部署
1. 环境准备
1.1 关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
1.2 修改内核参数
vim /etc/sysctl.conf
vm.overcommit_memory = 1
net.core.somaxconn = 10240
sysctl -p
2. 安装redis
2.1 yum 安装与 make 编译
yum install -y gcc gcc-c++ make
tar zxvf /opt/redis-7.0.9.tar.gz -C /opt/
cd /opt/redis-7.0.9
make
make PREFIX=/usr/local/redis install
#由于Redis源码包中直接提供了 Makefile 文件,所以在解压完软件包后,不用先执行 ./configure 进行配置,可直接执行 make 与 make install 命令进行安装。
2.2 创建redis工作目录
mkdir /usr/local/redis/{conf,log,data}
cp /opt/redis-7.0.9/redis.conf /usr/local/redis/conf/
useradd -M -s /sbin/nologin redis
chown -R redis.redis /usr/local/redis/
2.3 环境变量
vim /etc/profile
PATH=$PATH:/usr/local/redis/bin #增加一行
source /etc/profile
3. 修改配置文件
vim /usr/local/redis/conf/redis.conf
bind 127.0.0.1 192.168.145.60 #87行,添加 监听的主机地址
protected-mode no #111行,将本机访问保护模式设置no。如果开启了,那么在没有设定bind ip且没有设密码的情况下,Redis只允许接受本机的响应
port 6379 #138行,Redis默认的监听6379端口
daemonize yes #309行,设置为守护进程,后台启动
pidfile /usr/local/redis/log/redis_6379.pid #341行,指定 PID 文件
logfile "/usr/local/redis/log/redis_6379.log" #354行,指定日志文件
dir /usr/local/redis/data #504行,指定持久化文件所在目录
requirepass abc123 #1037行,增加一行,设置redis密码
4. 定义systemd服务
4.1 管理脚本添加服务
vim /usr/lib/systemd/system/redis-server.service
[Unit]
Description=Redis Server
After=network.target
[Service]
User=redis
Group=redis
Type=forking
TimeoutSec=0
PIDFile=/usr/local/redis/log/redis_6379.pid
ExecStart=/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis/conf/redis.conf
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID
PrivateTmp=true
[Install]
WantedBy=multi-user.target
4.2 启动服务
systemctl start redis-server
systemctl enable redis-server
netstat -lntp | grep 6379
四、Redis 命令工具
1. 工具分类
redis-server:Redis 服务器启动命令
redis-benchmark:性能测试工具,用于检测 Redis 在本机的运行效率
redis-check-aof:修复有问题的 AOF 持久化文件
redis-check-rdb:修复有问题的 RDB 持久化文件
redis-cli:Redis 客户端命令行工具
redis-sentinel:Redis 哨兵集群使用
2. redis-cli 命令行工具
redis-cli -h host -p port [-a password]
-h :指定远程主机
-p :指定 Redis 服务的端口号
-a :指定密码,未设置数据库密码可以省略-a 选项
#若不添加任何选项表示,则使用 127.0.0.1:6379 连接本机上的 Redis 数据库
redis-cli -h 192.168.145.60 -p 6379 -a 'abc123'
3. redis-benchmark 测试工具
redis-benchmark 是官方自带的 Redis 性能测试工具,可以有效的测试 Redis 服务的性能。
redis-benchmark [选项] [选项值]
选项 | 选项含义 |
---|---|
-h | 指定服务器主机名 |
-p | 指定服务器端口。 |
-s | 指定服务器 socket。 |
-c | 指定并发连接数。 |
-n | 指定请求数。 |
-d | 以字节的形式指定 SET/GET 值的数据大小。 |
-k | 1=keep alive 0=reconnect 。 |
-r | SET/GET/INCR 使用随机 key, SADD 使用随机值。 |
-P | 通过管道传输 <numreq> 请求。 |
-q | 强制退出 redis。仅显示 query/sec 值。 |
–csv | 以 CSV 格式输出。 |
-l | 生成循环,永久执行测试。 |
-t | 仅运行以逗号分隔的测试命令列表。 |
-I | Idle 模式。仅打开 N 个 idle 连接并等待。 |
#向 IP 地址为 192.168.145.60、端口为 6379 的 Redis 服务器发送 100 个并发连接与 100000 个请求测试性能
redis-benchmark -h 192.168.145.60 -a 'abc123' -p 6379 -c 100 -n 100000
#测试存取大小为 100 字节的数据包的性能
redis-benchmark -h 192.168.145.60 -a 'abc123' -p 6379 -q -d 100
#测试本机上 Redis 服务在进行 set 与 lpush 操作时的性能
redis-benchmark -a 'abc123' -t set,lpush -n 100000 -q
4. Redis 数据库常用命令
set 命令
set用于字符串存放数据
set key value
例如
192.168.145.60:6379> set teacher zhangsan
get 命令
get查询字符串键值
get key
例如
192.168.145.60:6379> get teacher
keys 命令
命令可以取符合规则的键值列表,通常情况可以结合*
、?
等选项来使用。
192.168.145.60:6379> set k1 1
192.168.145.60:6379> set k2 2
192.168.145.60:6379> set k3 3
192.168.145.60:6379> set v1 4
192.168.145.60:6379> set v5 5
192.168.145.60:6379> set v22 5
192.168.145.60:6379> keys * #查看当前数据库中所有键
192.168.145.60:6379> keys v* #查看当前数据库中以 v 开头的数据
192.168.145.60:6379> keys v? #查看当前数据库中以 v 开头后面包含任意一位的数据
192.168.145.60:6379> keys v?? #查看当前数据库中以 v 开头 v 开头后面包含任意两位的数据
exists 命令
exists 命令可以判断键值是否存在
192.168.145.60:6379> exists k1 #判断 k1 键是否存在
(integer) 1 # 1 表示 k1 键是存在
192.168.145.60:6379> exists k5
(integer) 0 # 0 表示 k5 键不存在
del 命令
del 命令可以删除当前数据库的指定 key。
192.168.145.60:6379> keys *
192.168.145.60:6379> del v5
192.168.145.60:6379> get v5
type 命令
type 命令可以获取 key 对应的 value 值类型。
192.168.145.60:6379> type mylist
list
192.168.145.60:6379> type myhash
hash
expire 命令
expire 命令可以为给定的 key 设置过期时间
192.168.145.60:6379> expire k1 10 #设置 k1 键的过期时间为 10 秒
ttl 命令
命令可以查看 key 还有多少秒过期,-1表示永不过期,-2表示已过期
192.168.145.60:6379> ttl k1
rename 命令
rename 命令是对已有 key 进行重命名。(覆盖)
rename 源key 目标key
#使用rename命令进行重命名时,无论目标key是否存在都进行重命名,且源key的值会覆盖目标key的值。在实际使用过程中,建议先用 exists 命令查看目标 key 是否存在,然后再决定是否执行 rename 命令,以避免覆盖重要数据。
192.168.145.60:6379> keys v*
1) "v22"
2) "v1"
192.168.145.60:6379> rename v22 v2
OK
192.168.145.60:6379> keys v*
1) "v2"
2) "v1"
192.168.145.60:6379> get v1
"4"
192.168.145.60:6379> get v2
"5"
192.168.145.60:6379> rename v1 v2
OK
192.168.145.60:6379> get v1
(nil)
192.168.145.60:6379> get v2
"4"
renamenx 命令
renamenx 命令的作用是对已有 key 进行重命名,并检测新名是否存在,如果目标 key 存在则不进行重命名。(不覆盖)
renamenx 源key 目标key
192.168.145.60:6379> keys *
192.168.145.60:6379> get teacher
"zhangsan"
192.168.145.60:6379> get v2
"4"
192.168.145.60:6379> renamenx v2 teacher
(integer) 0
192.168.145.60:6379> keys *
192.168.145.60:6379> get teacher
"zhangsan"
192.168.145.60:6379> get v2
"4"
dbsize 命令
dbsize 命令的作用是查看当前数据库中 key 的数目。
192.168.145.60:6379> dbsize
设置/修改密码
#使用config set requirepass yourpassword命令设置密码
192.168.145.60:6379> config set requirepass 123456
#若不想设置密码登录可以设置为config set requirepass ''
查看密码
#使用config get requirepass命令查看密码(一旦设置密码,必须先验证通过密码,否则所有操作不可用)
192.168.145.60:6379> auth 123456 #指定密码
192.168.145.60:6379> config get requirepass
5. Redis 多数据库常用命令
Redis 支持多数据库,Redis 默认情况下包含 16 个数据库,数据库名称是用数字 0-15 来依次命名的。
多数据库相互独立,互不干扰。
多数据库间切换
select 序号
#使用 redis-cli 连接 Redis 数据库后,默认使用的是序号为 0 的数据库。
192.168.145.60:6379> select 10 #切换至序号为 10 的数据库
192.168.145.60:6379[10]> select 15 #切换至序号为 15 的数据库
192.168.145.60:6379[15]> select 0 #切换至序号为 0 的数据库
多数据库间移动数据
move 键值 序号
192.168.145.60:6379> set k1 100
OK
192.168.145.60:6379> get k1
"100"
192.168.145.60:6379> select 1
OK
127.0.0.1:6379[1]> get k1
(nil)
127.0.0.1:6379[1]> select 0 #切换至目标数据库 0
OK
192.168.145.60:6379> get k1 #查看目标数据是否存在
"100"
192.168.145.60:6379> move k1 1 #将数据库 0 中 k1 移动到数据库 1 中
(integer) 1
192.168.145.60:6379> select 1 #切换至目标数据库 1
OK
127.0.0.1:6379[1]> get k1 #查看被移动数据
"100"
127.0.0.1:6379[1]> select 0
OK
192.168.145.60:6379> get k1 #在数据库 0 中无法查看到 k1 的值
(nil)
清除数据库内数据
FLUSHDB #清空当前数据库数据
FLUSHALL #清空所有数据库的数据,慎用!
总结
1.Redis 的数据类型
String(字符串)、List(列表)、Hash(散列)、Set(无序集合) 、Sorted Set(有序集合)
2. Redis 为什么这么快
Redis是纯内存结构,数据造作都是在内存中完成的。
采用I/O多路复用,使线程处理更多的网络连接请求,提高并发能力。文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-510974.html
数据读写采用的是单线程,可以减少多线程切换的消耗,同时也不用考虑锁的性能影响。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-510974.html
3. Redis用法
redis-cli -h 地址 -p 端口 -a '密码'
redis-benchmark -c -n -t -q -d
set 键 值
get 键
del 键
type 键
keys 键 * ? #查询键是否存在
exists 键 #查询键是否存在
expire键 过期秒数
ttl键 #-1 永不过期 -2 已过期
rename 旧键 新键 #若新键名已存在会被覆盖
renamenx 旧键 新键 #若新键名已存在不会执行
dbsize #查看键数
select 库ID #切换数据库,库ID范围是0~15
mov 键 库ID
flushdb #清空当前库
flushall #清空所有库
config set requirepass '密码' #设置/修改密码
config get requirepass #查看密码
auth 密码 #指定密码
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