Redis

#Redis #NoSQL #NOTE #DBMS

What is Hash?

哈希 的实质是一个算法。

  • 任意长度的信息（可以是字符串、数据或者任何文件）经过哈希运算后，输出一个固定长度的值，这个值就是哈希值。
  • 哈希运算是一种压缩映射，在哈希计算器中无论输入什么样的数据，最后得到的结果都是一个固定长度的数字/字母混合的随机数列

Common Hash Algorithm

  • MD5
  • SHA-1
  • SHA-256

Hash Application

Hash application
  • Digest（摘要），Checksum（校验值），Fingerprint（指纹）
  • 文件校验
  • 文件传输校验：MD5
  • 保存二进制文件系统数字指纹：MD5
  • 数字签名
  • 鉴权协议
  • 网站注册
  • 区块链和加密货币：SHA-256和RIPEMD160

Key-Value Store

What is Key - Value store?

键值存储是一个简单的哈希表
所有对数据库的访问都是通过主键
通过键值存储可以

  • 获取键值
  • 输入键值
  • 从数据存储中删除一个键值

Features

Key-Value store feature
  • 哈希函使键值数据访问可实现高性能和高可用性
  • 键和值都可以是复杂的复合对象，有时也可以是列表、地图或其他数据结构。
  • 一致性只适用于对单个键的操作（最终一致性）
  • 将所有数据存储在单个数据桶中

Pros and Cons

优点

  • 高效查询（性能非常可预测）。
  • 易于在集群中分配。
  • 面向服务不允许使用外键约束，无论如何都要在代码中完成连接。
  • 使用关系数据库 + 高速缓存，无论如何都要使用键值存储
  • 无对象-关系错配缺点

缺点

  • 没有复杂的查询过滤器
  • 所有连接必须在代码中完成
  • 无外键约束
  • 无触发器

What is Redis?

REmote DIctionary Server（Redis）是一个开源的内存 NoSQL 数据库项目，它实现了一个分布式、内存键值存储，并具有可选的耐用性

该项目主要由 Salvatore Sanfilippo 开发，目前由 Redis Labs 赞助

Feature

  • 读写速度极快
  • 持久、可扩展
  • 直接数据访问

Application Scenario

  • 存储会话信息
  • 用户配置文件、首选项
  • 购物车数据

Unsuitable Scenario

  • 数据之间的关系
  • 多操作事务
  • 按数据查询
  • 按集合操作

Quick Start Only For MacOS

Installation

  • 安装 Redis (此处采用 homebrew 包管理器进行安装)
brew install redis

Start

  1. MacOS 后台启动 Redis
brew services start redis
  1. 命令行启动 Redis
redis-cli

Close

exit		

brew services stop redis

Redis Operation

Operation On Database

  • 选择数据库
Select <index>
Example

选择数据库

  • 查看数据库
Config get databases
Example

查看数据库

  • 删除数据库
删除单个数据库
FLUSHDB
删除所有数据库 
FLUSHALL

Operation On Key

  • Set 将值存储到key对应的内存空间中
Set <key> <value>
  • Get 读取key对应的数据
Get <key>
  • Del 如果Key存在, 则删除该Key
Del <key>
  • Exists 判断key是否存在
Exists <key>
  • Expire 在指定时间（以秒为单位）后使密钥失效。
Expire <key> <seconds>
  • Move 将当前数据库的key移动到指定的数据库
Move <key> <db>
  • Rename 重命名key
Rename <key> <newkey>
  • Type 返回key的数据类型
Type <key>

Redis Data structure

  • String
  • List
  • Hash
  • Set
  • ZSet
  • Stream

String

  • 得到从 start 到 end 的字符串
getrange <key> <start> <end>
  • 设置key的值，并返回旧值 
getset  <key> <value>
  • 得到多个key的值
mget <key1> <key2> <key3>
  • 设置多个key的值
setrange <key> <offset> <value>
  • 得到字符串的长度 
strlen <key>
  • 覆盖从指定位置开始的键字符串部分
setrange <key> <offset> <value>
  • Key +1/-1
incr/decr <key>
  • Key (+value/-value)
incrby/decrby <key> <value>
  • Append value to key
append <key> <value>
  • SetBit：用于设置键值字符串中指定位置的值。
setbit <key> <place> <val>
  • GetBit：用于获取键值字符串中指定位置的值。
getbit <key> <place> <val>
  • BitCount：用于统计键值字符串中二进制位为 1 的数量。
bitcount <key>

Hash

  • HSET：用于设置哈希字段的值。
hset <key> <field> <value>
  • HMSET: 用于设置多个哈希字段的值。
hmset <key> <field1> <value1> <field2> <value2>
  • HGET：用于获取哈希字段的值。
hget <key> <field>
  • HMGET： 获取所有给定哈希字段的值。
hmget <key> <field1> <field2>
  • HGETALL：获取哈希中指定键的所有字段和值。
hgetall <key>
  • HDEL：删除哈希中的一个或多个字段。
HDEL  <key> <field1> <field2>
  • HEXISTS：查看哈希中是否存在指定字段。
HEXISTS <key> <field>
  • HLEN: 获取哈希中字段的数量。
HLEN <key>
  • HKEYS：获取哈希中的所有字段。
HKEYS <key>
  • HVALS：获取哈希中的所有值。
HVALS <key>
  • HINCRBY：用于增加哈希中指定字段的值。
HINCRBY <key> <field> <value>
  • HINCRBYFLOAT：用于按给定值递增哈希字段的浮点值。
HINCRBYFLOAT <key> <field> <value>

List

  • LPUSH：将一个或多个值插入到列表的头部。
LPUSH <key> <value1> <value2>
  • RPUSH: 将一个或多个值插入到列表的尾部。
RPUSH <key> <value1> <value2>
  • LPOP：移除并返回列表的第一个元素。
LPOP <key>
  • RPOP：移除并返回列表的最后一个元素。
RPOP <key>
  • LRANGE：获取列表指定范围内的元素。
LRANGE <key> <start> <end>
  • LINDEX：通过索引获取列表中的元素。
LINDEX <key> <index>
  • LLEN：获取列表的长度。
LLEN <key>
  • LTRIM：将列表修剪到指定范围(start end )。
LTRIM <key> <start> <end>
  • LREM: 从键值存储的列表中删除第一个出现的元素值。该操作受 count 影响：
    • 如果 count >0，则移除与从头部移至尾部的值相同的元素的第一个出现次数。
    • 如果 count <0，则删除从尾部移动到头部的值相等的元素的第一个出现次数。
    • 如果 count = 0，则删除所有等于值的元素。
LREM <key> <count> <value>
  • LINSERT：在列表的元素前或后插入元素。
LINSERT <key> <before/after> <pivot> <value>
  • LSET：通过索引设置列表元素的值。
LSET <key> <index> <value>
  • RPOPLPUSH:：移除列表的最后一个元素，并将该元素添加到另一个列表并返回。
RPOPLPUSH <source> <destination>

Set

Redis 集合是无序集合
添加、删除和测试成员是否存在的时间为 O(1)
Redis 集合具有不允许重复成员的理想特性。多次添加相同元素将导致集合中只有该元素的一个副本。

  • SADD
    • Set Add 为集合添加一个或多个成员。
SADD <key> <Member1> <Member2>
  • SMEMBERS: 显示集合的所有成员。
SMEMBERS <key>
  • SCARD: 返回集合中成员的数量。
SCARD <key>
  • SREM: 删除集合中的一个或多个成员
    • Set Remove
SREM <key> <Member1> <Member2>
  • SISMEMBER: 检查给定值是否是集合的成员。如果值是成员，则返回 1，否则返回 0。
    • Set IsMember
SISMEMBER <key> <Member>
  • SPOP: 根据计数从集合中删除并返回一个或多个随机成员。
    • Set Pop
SPOP <key> <num>
  • SRANDMEMBER: 根据计数从集合中获取一个或多个随机成员
    • Set Random Member
SRANDMEMBER <key> <num>
  • SMOVE: 将成员从一个集合移动到另一个集合。
    • Set Move Move from one set to another set
SMOVE <source> <destination> <member>
  • SUNION: 返回多个集合的并集。
    • Set Union
SUNION <set1> <set2>
  • SINTER: 返回多个集合的交集。
    • Set Intersection 
SINTER <set1> <set2>
  • SDIFF: 返回多个集合的差值
    • Set Difference 
SDIFF <set1> <set2>
  • SUNIONSTORE: 将多个集合的交集存储在一个键中
    • Set Union Store
SUNIONSTORE <newkey> <set1> <set2>
  • SINTESTORE: 将多个集合的交集存储在一个键中
    • Set Intersection Store 
SINTESTORE <newkey> <set1> <set2>
  • SDIFFSTORE:
    • Set Difference Store
SDIFFSTORE <newkey> <set1> <set2>

ZSet

Redis 排序集是字符串的非重复集合，与 Redis 集类似。
其中，排序集的每个成员都与一个分数相关联，该分数用于将排序集从小到大排序。
虽然分数可以重复，但成员和集合一样是唯一的。

对排序集进行添加、删除或更新等操作的速度非常快（执行时间与元素数量的对数成正比）。
由于元素是按顺序提取的，而不是事后排序，因此还可以通过得分或排名（位置）快速获取范围。
总之，使用排序集，可以以极佳的性能完成许多任务，而这些任务在其他类型的数据库中很难实现。

  • ZADD: 向排序集添加一个或多个成员，或更新其分数（如果存在）。
    • ZSet Add
ZADD <key> <score1> <member1> <score2> <member2>
  • ZRANGE: 按索引返回排序集合中成员的范围。升序
    • ZSet Range 
ZRANGE key start stop [WITHSCORES]
  • ZREVRANGE: 按索引返回排序集合中成员的范围。降序
    • ZSet Reverse Range 
ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]
  • ZSCORE: 获取排序集合中给定成员的相关分数
    • ZSet Score 
ZSCORE <key> <member>
  • ZRANGEBYSCORE: 返回排序集中成员的范围，其分数介于最小值和最大值之间，升序
    • ZSet Range by Score
ZRANGEBYSCORE <key> <min> <max> [WITHSCORES] [LIMIT count］
  • ZREVRANGEBYSCORE: 返回排序集中成员的范围，其分数介于最小值和最大值之间，降序
ZREVRANGEBYSCORE <key> <max> <min> [WITHSCORES] [LIMIT count］
  • ZCARD: 获取排序集合中的成员数。
    • ZSet Cardinality 
ZCARD <key>
  • ZCOUNT: 获取排序集合中分数介于最小值和最大值之间的成员个数。
    • ZSet Count
ZCOUNT <key> min max
  • ZRANK: 返回排序集合中某个成员的索引
    • ZSet Rank
ZRANK <key> <Member>
  • ZREVRANK:返回排序集合中某个成员的索引, 降序
    • ZSet Reverse Rank
ZREVRANK <key> <Member>
  • ZREM: 删除集合中的一个或多个成员
    • ZSet Remove 
ZREM <key> <Member1> <Member2>
  • ZREMRANGEBYSCORE: 删除排序集合中分数介于最小值和最大值之间的成员。
    • ZSet Remove Range by Score
ZREMRANGEBYSCORE <key> <min> <max>
  • ZREMRANGEBYRANK: 删除排序集合中给定索引范围内的所有成员。
    • ZSet Remove Range by Rank
ZREMRANGEBYRANK <key> <start> <stop>
  • ZINCRBY: 增加排序集合中成员的得分。
    • ZSet Increment by Score
ZINCRBY <key> <score>
  • ZINTESTORE: 计算两个或多个排序集的交集，并将其存储到目的地。
    • ZSet Intersection Store 
ZINTERSTORE <newkey> <set count> <set1> <set2> WEIGHTS [weight1][weight2] [aggregate sum|min|max］
  • ZUNIONSTORE: 计算两个或多个排序集的并集，并将其存储到目的地。
    • ZSet Union Store
ZUNIONSTORE <newkey> <set count> <set1> <set2> WEIGHTS [weight1][weight2] [aggregate sum|min|max］

Publish and Subscribe

Redis 实现了发布/订阅（Publish/Subscribe）消息传递范式，在这种范式中，发送者（发布者）不需要向特定的接收者（订阅者）发送消息。

  • 相反，发布的消息被归类到频道中，而不知道有哪些订阅者。

  • 订阅者对一个或多个频道表示兴趣，只接收感兴趣的信息，而不知道有哪些发布者。

这样可以实现更高的可扩展性和更动态的网络拓扑结构。

一旦进入订阅模式，Redis-cli 将不接受任何命令，除非使用 Ctrl+C 退出该模式。

Subscribe

  • SUBSCRIBE: 监听发布到指定频道的信息。
SUBSCRIBE [Chanel1] [Chanel2] [Chanel3]
  • PSUBSCRIBE : 订阅与给定模式匹配的频道。
PSUBSCRIBE pattern1 [pattern2]
  • 例如：订阅所有 带News 的频道。
PSUBSCRIBE *News
  • UNSUBSCRIBE： 从指定频道取消订阅客户端，如果没有指定频道，则从所有频道取消订阅。
UNSUBSCRIBE [Chanel1] [Chanel2] [Chanel3］
  • PUNSUBSCRIBE：从符合给定模式的频道中取消订阅客户端。
PUNSUBSCRIBE pattern1 [pattern2] (取消订阅模式)
  • 在 Redis 中，当客户端在命令行下工作时，处于订阅状态的客户端不接受任何命令，因此按下 Ctrl-C 时会自动取消订阅所有通道。

Publish

向频道发布消息。

PUBLISH <channel> <message>

Transactions in Redis

Redis 事务允许在一个步骤中执行一组命令。
事务中的所有命令都被序列化并按顺序执行。
在执行 Redis 事务的过程中，绝不会出现其他客户端发出的请求被送达的情况。
这就保证了命令是作为一个单独的操作执行的。

要么处理所有命令，要么不处理任何命令，因此 Redis 事务也是原子性的。
EXEC 命令会触发事务中所有命令的执行。
如果客户端在调用 MULTI 命令之前，在事务上下文中失去了与服务器的连接，则不会执行任何操作。相反，如果调用 EXEC 命令，则会执行所有操作。

MULTI: 标记一个事务块的开始。

MULTI 
SET Name Mark
SET Age 25	
INCRBY Age 5
GET *

EXEC: 执行所有事务块内的命令。

EXEC

Redis Configuration

  • Redis.conf 是 Redis 配置文件，可用于配置 Redis 的各个方面。

  • Redis 的每个版本都有一个文档详尽的 redis.conf 文件。

  • 示例文件包含默认配置选项，有助于了解这些设置的作用和默认值。

  • config set 命令可用于设置配置文件中的各个值。

config set CONFIG_SETTING_NAME
  • config get 命令用于显示某个设置的值。
config get CONFIG_SETTING_NAME
  • 可以使用以下命令查看 Redis.conf 中的所有可用设置：
config get *
Table Of Contents
Redis
What is Hash?
Common Hash Algorithm
Hash Application
Key-Value Store
Features
Pros and Cons
What is Redis?
Feature
Application Scenario
Unsuitable Scenario
Quick Start Only For MacOS
Installation
Start
Close
Redis Operation
Operation On Database
Operation On Key
Redis Data structure
String
Hash
List
Set
ZSet
Publish and Subscribe
Subscribe
Publish
Transactions in Redis
Redis Configuration