《Redis开发与运维教程》

本书全面讲解Redis基本功能及其应用，并结合线上开发与运维监控中的实际使用案例，深入分析并总结了实际开发运维中遇到的“陷阱”，以及背后的原因， 包含大规模集群开发与管理的场景、应用案例与开发技巧，为高效开发运维提供了大量实际经验和建议。本书不要求读者有任何Redis使用经验对入门与进阶DevOps的开发者提供有价值的帮助。主要内容包括：Redis的安装配置、API、各种高效功能、客户端、持久化、复制、高可用、内存、哨兵、集群、缓存设计等，Redis高可用集群解决方案，Redis设计和使用中的问题，最后提供了一个开源工具：Redis监控运维云平台CacheCloud。

• 第一章 Redis开发前的准备工作
• 1.1 什么是Redis
• Redis 全称 Remote Dictionary Server（即远程字典服务），它是一个基于内存实现的键值型非关系（NoSQL）数据库，由意大利人 Salvatore Sanfilippo 使用 C 语言编写。Redis 遵守 BSD 协议，实现了免费开源，其最新版本是 6.2
• 1.2 如何在Windows下安装Redis
• 为便于大多数读者学习本套教程，教程中采用 Windows 系统对 Redis 数据库进行讲解。虽然 Redis 官方网站没有提供 Windows 版的安装包，但可以通过 GitHub 来下载 Windows 版 Redis 安装包，下载地址：点击前往。 注意：Windows 安装包是某位民间“大神”根据 Redis 源码改
• 1.3 如何在Linux上安装Redis
• 相比于 Windows 系统而言，Redis 更适合于在 Linux 系统上使用，这是由 Redis 的底层机制决定的。本节介绍如何在 Linux 发行版 Ubuntu 系统上安装 Redis 数据库。了解Redis版本 Redis 版本
• 1.4 Redis配置文件
• 在 Redis 的安装目录中有一个名为 redis.windows.conf 的配置文件，若在 Linux 中则为 redis.conf，本节以 Windows 系统为例对该文件进行讲解。 查看配置项 您可以使用 R
• 第二章 Redis基础
• 2.1 Redis中的数据类型
• 经过前面介绍，我们知道 Redis 是 Key-Value 类型缓存型数据库，Redis 为了存储不同类型的数据，提供了五种常用数据类型，如下所示： string（字符串） hash（哈希散列） list（列表） set（集合） zset（sorted set：有序集合）
• 2.2 Redis命令行模式
• 在《Redis数据类型》一节，我们使用了大量的 Redis 命令。从本节开始我们将对各种数据类型的常用命令做详细讲解。Redis 命令用于在 Redis 服务器上执行一些操作，而命令运行的方式是通过客户端命令行来执行的，这种方式也被称为“命令行模
• 2.4 Redis中的key键
• Redis 是一种键值（key-value）型的缓存型数据库，它将数据全部以键值对的形式存储在内存中，并且 key 与 value 一一对应。这里的 key 被形象的称之为密钥，Redis 提供了诸多操作这把“密钥”的命令，从而实现了对存储数据的管理。您可以把 key 看成 value 的变量，通过检索 key 就可以找到对应的 value 值。为了更加全面的了解 key，我们将从以下三个维度做
• 2.5 Redis中的bitmap位图操作
• 在平时开发过程中，经常会有一些 bool 类型数据需要存取。比如记录用户一年内签到的次数，签了是 1，没签是 0。如果使用 key-value 来存储，那么每个用户都要记录 365 次，当用户成百上亿时，需要的存储空间将非常巨大。为了解决这个问题，Redis 提供了位图结构。位图（bitmap）同样属于 string 数据类型。
• 2.6 Redis INCR数值操作命令
• Redis string 类型提供了一些专门操作数值的命令，比如 INCRBY（自增）、DECRBR（自减）、INCR（加1） 和 DECR（减1） 等命令。数值操作，同样有特定的应用场景，比如常见的点赞、取消点赞、关注、取消关注等，这类和计数相关的场景都可以使用数值操作来实现。注意：此时 key 对应的 value 值是必须是一个整数，或浮点
• 2.7 Redis中的list列表
• Redis list（列表）相当于 Java 语言中的 LinkedList 结构，是一个链表而非数组，其插入、删除元素的时间复杂度为 O(1)，但是查询速度欠佳，时间复杂度为 O(n)。当向列表中添加元素值时，首先需要给这个列表指定一个 key 键，然后使用相应的命令，从列表的左侧（头部）或者右侧（尾部）来添加元素，这些元素会以添加时的顺序排列。一个列表最多可以包含 2^
• 2.8 Redis中的hash哈希散列
• Redis hash（哈希散列）是由字符类型的 field（字段）和 value 组成的哈希映射表结构（也称散列表），它非常类似于表格结构。在 hash 类型中，field 与 value 一一对应，且不允许重
• 2.9 Redis中的set集合
• Redis set （集合）遵循无序排列的规则，集合中的每一个成员（也就是元素，叫法不同而已）都是字符串类型，并且不可重复。Redis set 是通过哈希映射表实现的，所以它的添加、删除、查找操作的时间复杂度为 O(1)。集合中最多可容纳 2^32 - 1 个成员（40 多亿个）。Redis set 使用以下方式向集合中添加一个成员，语法格式如下： 127.0.0.1:6379&gt
• 2.10 Redis中的zset有序集合
• 顾名思义，Redis zset（有序集合）中的成员是有序排列的，它和 set 集合的相同之处在于，集合中的每一个成员都是字符串类型，并且不允许重复；而它们最大区别是，有序集合是有序的，set 是无序的，这是因为有序集合中每个成员都会关联一个 double（双精度浮点数）类型的 score (分数值)，Redis 正是通过 score 实现了对集合成员的排序
• 2.3 Redis中的string字符串
• string（字符串）是 Redis 中最简单的数据类型。我们知道，Redis 所有数据类型都是以 key 作为键，通过检索这个 key 就可以获取相应的 value 值。Redis 存在多种数据类型，比如字符串、列表、哈希散列等，它们对应的 value 结构各不相同。本节先讲解字符串的相关知识。认识Redis字符串 Redis 使用标
• 2.11 Redis连接命令详解
• Redis 连接命令是主要用于验证 Redis 服务器的连接状态，比如验证客户端与 Redis 服务器是否连接成功，以及检查服务器运行状态，以及是否断开当前连接等。我们知道，只有当客户端与服务器正常连接后才能够实现彼此的交互、通信。Redis 通过“Redis序列化协议”（简称“RESP”），实现客户端与服务端之间的连接通信，该协议主要包括两个部分：网络模型和序列化
• 第三章 Redis运维管理
• 3.1 Redis安全策略
• Redis 提供了诸多安全策略，比如为了保证数据安全，提供了设置密码的功能。Redis 密码设置主要有两种方式：一种是使用CINFIG命令来设置密码；另外一种则是手动修改 Redis 的配置文件。虽然看似前者更为简单，其实两种方式各有特点。本节将对它们进行介绍。 命令配置密码 通过执行以下命令查看是否设置了密码验证： 127.0.0.1:6379> CONFIG ge
• 3.2 Redis客户端（client）命令
• Redis 提供了一些操作客户端（client）的命令，比如查询所有已连接到服务器的客户端数量，控制客户端的连接状态（关闭或者挂起）等。通过客户命令我们可以轻松的实现对客户端的管理、控制。Redis 服务器通过监听 TCP 端口的方式来接受客户端的连接。当一个连接建立后，Redis 会自动执行以下过程： 首先客户端 socket 被
• 3.3 Redis服务器命令
• Redis 服务器是对客户端提供服务的主体，只要是安装了 Redis 数据库的计算机都可以通过本地，或者远程的方式对外提供服务。Redis 服务器能够以高可用集群的方式对外提供服务。所谓高可用集群，指的是多台 Redis 服务器组成的
• 3.4 Redis HyperLoglog基数统计
• Redis 经常使用的数据类型有字符串、列表、散列、集合和有序集合，但这些类型并不能满足所有的应用场景，因此，Redis 的后续版本不断的扩增其他数据类型来增强 Redis 适用能力。在 Redis 2.8.9 版本中新增了 HyperLogLog 类型。什么是HyperLoglog HyperLoglog
• 3.5 Redis PubSub发布订阅
• Redis PubSub 模块又称发布订阅者模式，是一种消息传递系统，实现了消息多播功能。发布者（即发送方）发送消息，订阅者（即接收方）接收消息，而用来传递消息的链路则被称为 channel。在 Redis 中，
• 3.6 Redis Stream消息队列
• Redis Stream 是 Redis 5.0 版本引入的一种新数据类型，同时它也是 Redis 中最为复杂的数据结构，本节主要对 Stream 做相关介绍。什么是Stream? Stream 实际上是一个具有消息发布/订阅功能的组件，也就常说的消息队列。其实这种类似于 broker/consumer(生产者/消费者)的数据结构很常见，比如 RabbitMQ 消息中间件、C
• 3.7 Redis布隆过滤器
• 布隆过滤器（Bloom Filter）是 Redis 4.0 版本提供的新功能，它被作为插件加载到 Redis 服务器中，给 Redis 提供强大的去重功能。相比于 Set 集合的去重功能而言，布隆过滤器在空间上能节省 90% 以上，但是它的不足之处是去重率大约在 99% 左右，也就是说有 1% 左右的误判率，这种误差是由
• 3.8 Redis GEO地理位置
• 在 Redis 3.2 版本中，新增了存储地理位置信息的功能，即 GEO（英文全称 geographic），它的底层通过 Redis 有序集合（zset）实现。不过 Redis GEO 并没有与 zset 共用一套的命令，而是拥有自己的一套命令。Redis GEO 提供了 6 个常用命令： GEOADD GEO
• 3.9 Redis中的事务
• Redis 事务的目的是方便用户一次执行多个命令。执行 Redis 事务可分为三个阶段： 1.开始事务 2.命令入队3.执行事务Redis事务特性 Redis 事务具有两个重要特性： 1) 单独的隔离操作 事务中的所有命令都会被
• 3.10 Redis Lua脚本
• 从 Redis 2.6 版本开始，Redis 使用内置的 Lua 解释器执行脚本，这意味着我们可以直接在 Redis 客户端执行Lua 脚本 ，于此同时 Redis 还非常贴心地提供了用于编写 Lua 脚本的EVAL命令。第一个L
• 3.11 Redis Benchmark性能测试
• 为了解 Redis 在不同配置环境下的性能表现，Redis 提供了一种行性能测试工具 redis-benchmark（也称压力测试工具），它通过同时执行多组命令实现对 Redis 的性能测试。性能测试的作用是让我们了解 Redis 服务器的性能优劣。在实际的业务场
• 第四章 Redis高级应用
• 4.1 Redis分区技术详解
• Redis 分区技术（又称 Redis Partition）指的是将 Redis 中的数据进行拆分，然后把拆分后的数据分散到多个不同的 Redis 实例（即服务器）中，每个实例仅存储数据集的某一部分（一个子集），我们把这个过程称之为 Redis 分区操作。 备注：Redis 实例指的是
• 4.2 Redis Pipeline管道技术
• 我们知道， Redis 服务器是以单线程的方式来处理客户端的网络 IO 请求的。如果每执行一次请求都要创建和断开一次连接，就会消耗过多的时间，导致执行效率降低。因此 Redis 提供了 Pipeline（管道技术），使用该技术可以一次性向服务器发送多条命令，并返回多个执行结果。这样就节省了发送命令和创建连接的时间，从而提高了执行效率。 注意：你需
• 4.3 Redis数据备份和还原
• Redis SAVE 命令用于创建当前数据库的备份文件，文件名默认为dump.rdb。备份数据库数据可以增强对数据的保护，提升数据的安全性。当数据不小心丢失或者被删除时，我们就可以通过相应的操作进行数据恢复。本节介绍 Redis 的数据备份和数据还原操作。 备份数据 SAVE 命令基本语法如下： redis 127.0.0.1:6379> SAVE 执行备份命
• 4.4 Redis RDB持久化详解
• Redis 是一款基于内存的非关系型数据库，它会将数据全部存储在内存中。但是如果 Redis 服务器出现某些意外情况，比如宕机或者断电等，那么内存中的数据就会全部丢失。因此必须有一种机制能够保证 Redis 储存的数据不会因故障而丢失，这就是 Redis 的数据持久化机制。数据的持久化存储是 Redis 的重要特性之一，它能够将内存中的数据保存到本地磁盘中，实现对数据的持久存储。这样即使在服
• 4.5 Redis AOF持久化详解
• AOF 被称为追加模式，或日志模式，是 Redis 提供的另一种持久化策略，它能够存储 Redis 服务器已经执行过的的命令，并且只记录对内存有过修改的命令，这种数据记录方法，被叫做“增量复制”，其默认存储文件为appendonly.aof。 开启AOF持久化 AOF 机制默认处于未
• 4.6 Redis Cluster主从模式详解
• 在软件的架构中，主从模式（Master-Slave）是使用较多的一种架构。主（Master）和从（Slave）分别部署在不同的服务器上，当主节点服务器写入数据时，同时也会将数据同步至从节点服务器，通常情况下，主
• 4.7 Redis集群：Sentinel哨兵模式
• 在 Redis 主从复制模式中，因为系统不具备自动恢复的功能，所以当主服务器（master）宕机后，需要手动把一台从服务器（slave）切换为主服务器。在这个过程中，不仅需要人为干预，而且还会造成一段时间内服务器处于不可用状态，同时数据安全性也得不到保障，因此主从模式的可
• 4.8 Redis中的分布式锁应用
• 在分布式系统中，当不同进程或线程一起访问共享资源时，会造成资源争抢，如果不加以控制的话，就会引发程序错乱。此时使用分布式锁能够非常有效的解决这个问题，它采用了一种互斥机制来防止线程或进程间相互干扰，从而保证了数据的一致性。 提示：如果对分布式系统这
• 4.9 Redis常见的三种缓存问题
• 在实际的业务场景中，Redis 一般和其他数据库搭配使用，用来减轻后端数据库的压力，比如和关系型数据库 MySQL 配合使用。Redis 会把 MySQL 中经常被查询的数据缓存起来，比如热点数据，这样当用户来访问的时候，就不需要到 MySQL
• 4.10 Java使用Redis
• 在开始学习本节内容之前， 首先需要您掌握 Java 编程语言，其次确定您已经安装了 Redis 服务及 Java Redis 驱动，并且能够成功运行 Java 程序。 本节介绍如何在 Java 中使用 Redis。安装Redis驱动 如果想在 Java 环境下操作
• 4.11 PHP使用Redis
• 通过 PHP 使用 Redis 之前，同样需要做一些准备工作，首先你应该熟练掌握 PHP 语言，再者是已经安装了 PHP Redis 扩展程序。本节内容是专门为 PHP 程序开发人员准备的。 安装扩展程序 首先下载 P
• 4.12 Python使用Redis
• Python 使用 Redis 相对比较简单，Python 专门提供了操作 Redis 的第三方模块，即 redis 模块，该模块可以直接使用 Python 包管理工具pip来安装。本节内容适合 Python 开发人员阅读。 安装redis模块 下面以 Windows 系统为例，使用
• 4.13 附录一
• Redis配置项汇总本节对 Redis 的常用配置项和基本命令做简单的总结，您可以把本篇文章看做简版的速查手册。不过，需要注意的是由于 Redis 不同版本的差异，配置项会多少存在一些不同，但总体的来说，大同小异。基本配置 port 6379 # 监听端口号，默认为6379，如果你设为 0 ，redis 将不在 socket 上监听任何客户端连接。
• 4.14 附录二
• （全书完）