初识Redis

1．Redis简介，2．快速安装Redis与Python，3．Redis数据结构简介。

Redis简介

Redis 是一个速度非常快的非关系型数据库（non-relational database），它可以存储键（key）和五种不同类型的值（value）之间的映射（mapping），可基于内存存储亦可持久化到硬盘的日志型，Key-Value 数据库。

Redis与其他数据库的对比

如果你使用过关系型数据库，例如：Mysql，那么你肯定写过关联两张表数据的查询语句。而 Redis 属于 NoSQL，它不使用表，也不会预定义数据模式或强制用户对 Redis 的各种数据进行关联。

NoSQL（Not Only SQL）

意指“不仅仅是SQL”，其泛指非关系型数据库，主要分为四类：键值（Key-Value）存储数据库，列存储数据库，文档型数据库，图形（Graph）数据库。

Redis 也经常与高性能键值缓存服务器 memcached 做比较：两者均可用于存储键值映射，性能相差也甚少，但 Redis 能存储除普通字符串值之外的四种数据结构，而 memcached 只能存储普通的字符串值。这些不同使得 Redis 能够解决更为广泛的问题，而且既能作为主数据库使用，也可以作为辅助数据库使用。

我们通过一张表来对比常用的数据库与缓存服务器：

Redis的特性

由于 Redis 是内存型数据库，在使用之前就要考虑当服务器被关闭时，服务器存储的数据是否能保留。Redis 拥有两种不同形式的持久化方法，都可以用紧凑的格式将数据写入硬盘：

• RDB 持久化
  • 在指定的时间间隔内生成数据集的时间点快照
• AOF 持久化
  • 记录服务器执行的所有写操作命令
  • 新命令会被追加到文件的末尾
  • 在服务器启动时，通过重新执行这些命令还原数据集

除此之外，为了扩展 Redis 的读性能，并为 Redis 提供故障转移支持，Redis 实现了主从复制特性：

• 执行复制的从服务器连接主服务器
  • 接收主服务器发送的初始副本
  • 接收主服务器执行的所有写命令
• 在从服务器上执行所有写命令，实时更新数据库
• 读命令可以向任意一个从服务器发送

快速安装 Redis 与 Python

为了避免安装到旧版 Redis 的问题，我们直接使用源码编译安装 Redis，首先你需要获取并安装 make 等一系列构建工具：

1. $ sudo apt-get update
2. $ sudo apt-get install make gcc python-dev

构建工具安装完毕后，你需要执行以下操作：

• 从 https://redis.io/download 下载最新的稳定版本 Redis 源码
• 解压源码，编译、安装并启动 Redis 
• 下载并安装 Python 语言的 Redis 客户端库

其中，安装 Redis 的过程如下：

1. ~:$ wget -q http://download.redis.io/releases/redis-5.0.0.tar.gz
2. ~:$ tar -xzf redis-5.0.0.tar.gz
3. ~:$ cd redis-5.0.0
4. # 注意观察编译消息，最后不应该产生任何错误（`Error`）
5. ~/redis-5.0.0:$ make
6. # 注意观察安装消息，最后不应该产生任何错误（`Error`）
7. ~/redis-5.0.0:$ sudo make install
8. # 启动 Redis 服务器，注意通过日志确认 Redis 顺利启动
9. ~/redis-5.0.0:$ redis-server redis.conf

除了上述的启动 Redis 服务器方式，你还可以通过 Redis 默认的配置在后台启动它（常用启动方式）：

$ redis-server &

因为近几年发布的 Ubuntu 和 Debian 都预装了 Python 2.6 或 Python 2.7，所以你不再需要花时间去安装 Python。你可以通过一个名为 setuptools 的辅助包更方便的下载和安装 Redis 客户端：

~:$ sudo python -m easy_install redis hiredis

这里的 redis 包为 Python 提供了连接 Redis 的接口，hiredis 包则是可选的，它是一个使用 C 语言编写的高性能 Redis 客户端。

Redis数据结构简介

Redis 的五种数据结构分别是：

• 字符串（STRING）
• 列表（LIST）
• 集合（SET）
• 哈希（HASH）
• 有序集合（ZSET）

ZSET 可以说是 Redis 特有的数据结构，我们会在之后的实训中详细介绍它，在本实训中，我们只简要介绍他们的功能和小部分命令。他们的存储的值如下：

在安装完 Redis 并启动了 redis-server 后，我们可以使用 redis-cli 控制台与 Redis 进行交互，其启动方式是在终端中输入：

$ redis-cli

其会默认连接本机 6379 端口启动的 Redis 服务器，接下俩你可以使用它来体验 Redis 各种数据结构和其命令的使用。

Redis中的字符串

STRING 拥有一些和其他键值存储相似的命令，比如 GET（获取值），SET（设置值），DEL（删除值）等，例如：

1. $ redis-cli
2. redis-cli 127.0.0.1:6379> set hello redis
3. OK
4. redis-cli 127.0.0.1:6379> get hello
5. "redis"
6. redis-cli 127.0.0.1:6379> del hello
7. (integer) 1
8. redis-cli 127.0.0.1:6379> get hello
9. (nil)

其中：

• SET 命令的第一个参数是键（Key），第二个参数是值（Value）
• 尝试获取不存在的键时会得到一个 nil

Redis中的列表

就像前面所说的，Redis 中的列表是一个“链表”，这和大多数编程语言相似。所以他们的操作也十分相似：

• LPUSH 命令可用于将元素推入列表的左侧
• RPUSH 命令可将元素推入列表的右侧
• LPOP 和 RPOP 就分别从列表的左侧和右侧弹出元素
• LINDEX 可以获取指定位置上的元素
• LRANGE 可以获取指定范围的全部元素

我们通过 redis-cli 来亲自体验：

1. redis 127.0.0.1:6379> rpush testlist item
2. (integer) 1
3. redis 127.0.0.1:6379> rpush testlist item2
4. (integer) 2
5. redis 127.0.0.1:6379> rpush testlist item
6. (integer) 3
7. redis 127.0.0.1:6379> lrange testlist 0 -1
8. 1) "item"
9. 2) "item2"
10. 3) "item"
11. redis 127.0.0.1:6379> lindex testlist 1
12. "item2"
13. redis 127.0.0.1:6379> lpop testlist
14. "item"
15. redis 127.0.0.1:6379> lrange testlist 0 -1
16. 1) "item2"
17. 2) "item"

我们可以看出，在列表中，元素可以重复出现。在后续的实训中，我们还会介绍更多列表命令，现在我们先来了解以下 Redis 中的集合。

Redis中的集合

集合和列表的区别就在于：列表可以存储多个相同的字符串，而集合通过散列表来保证存储的字符串都是各不相同的（这些散列表只有键，而没有对应的值）。

由于集合是无序的，所以我们只能通过统一的 SADD 命令将元素添加到集合中，SREM 命令将元素从集合中移除。你还可以通过：

• SMEMBERS 命令获取到集合中的所有元素
• SISMEMBER 命令来判断一个元素是否已存在在集合中

1. redis 127.0.0.1:6379> sadd testset item
2. (integer) 1
3. redis 127.0.0.1:6379> sadd testset item2
4. (integer) 1
5. redis 127.0.0.1:6379> sadd testset item
6. (integer) 0
7. redis 127.0.0.1:6379> smembers testset
8. 1) "item"
9. 2) "item2"
10. redis 127.0.0.1:6379> sismember testset item3
11. (integer) 0
12. redis 127.0.0.1:6379> sismember testset item
13. (integer) 1
14. redis 127.0.0.1:6379> srem testset item2
15. (integer) 1
16. redis 127.0.0.1:6379> srem testset item2
17. (integer) 0
18. redis 127.0.0.1:6379> smembers testset
19. 1) "item"

上面示例的集合中包含的元素少，所以执行 SMEMBERS 命令没有问题，一旦集合中包含的元素非常多时，SMEMBERS 命令的执行速度会很慢，所以要谨慎的使用这个命令。

Redis中的哈希

哈希可以存储多个键值对之间的映射。和字符串一样，哈希存储的值既可以是字符串又可以是数字值，并且可以对数字值进行自增/自减操作。

哈希就像是一个缩小版的 Redis，有一系列命令对哈希进行插入、获取、删除：

1. redis 127.0.0.1:6379> hset testhash key1 value1
2. (integer) 1
3. redis 127.0.0.1:6379> hset testhash key2 value2
4. (integer) 1
5. redis 127.0.0.1:6379> hset testhash key1 newvalue
6. (integer) 0
7. redis 127.0.0.1:6379> hgetall testhash
8. 1) "key1"
9. 2) "newvalue"
10. 3) "key2"
11. 4) "value2"
12. redis 127.0.0.1:6379> hdel testhash key2
13. (integer) 1
14. redis 127.0.0.1:6379> hget testhash key1
15. "newvalue"
16. redis 127.0.0.1:6379> hgetall testhash
17. 1) "key1"
18. 2) "newvalue"

其中：

• hset 用于插入元素
  • 第一个参数为该哈希的键名，如果该哈希不存在，则创建一个
  • 第二个参数为哈希中的域名
    • 如果不存在，则创建该域，并与第三个参数的值进行映射
• 如果存在，则使用第三个参数更新该域的值
  • 第三个参数为哈希中的值
• hgetall 会获取到该哈希的所有域-值对
• hget 用于获取哈希中的某一个域
• hdel 用户删除哈希中的某一个域

Redis中的有序集合

有序集合和哈希一样，也是存储键值对。

只是有序集合的键被称为成员（member），每个成员都是唯一的，有序集合的值则被称为分值（score），这个分值必须为浮点数。所以有序集合既可以通过成员访问元素，也可以通过分值来排序元素。

我们可以通过：

• ZADD 命令将带有指定分值的成员添加到有序集合中
• ZRANGE 命令根据分值有序排列后的集合获取到指定范围的元素
• ZRANGEBYSCORE 命令获取指定分值范围内的元素
• ZREM 命令从有序集合中删除指定成员

我们也可以在 redis-cli 中验证上述命令的功能：

1. redis 127.0.0.1:6379> zadd testzset 100 member1
2. (integer) 1
3. redis 127.0.0.1:6379> zadd testzset 200 member0
4. (integer) 1
5. redis 127.0.0.1:6379> zrange testzset 0 -1 withscores
6. 1) "member1"
7. 2) "100"
8. 3) "member0"
9. 4) "200"
10. redis 127.0.0.1:6379> zrangebyscore testzset 0 150 withscores
11. 1) "member1"
12. 2) "100"
13. redis 127.0.0.1:6379> zrem testzset member1
14. (integer) 1
15. redis 127.0.0.1:6379> zrange testzset 0 -1 withscores
16. 1) "member0"
17. 2) "200"

要求

根据提示，打开命令行，启动 Redis 客户端并创建一些值：

• 使用默认配置后台启动 Redis 服务器
• 启动 Redis 客户端 redis-cli
• 设置字符串
  • 键为 hello
  • 值为 redis
• 设置列表，键为 educoder-list
  • 从列表左侧推入元素 hello
  • 从列表右侧推入元素 educoder
  • 从列表右侧推入元素 bye
  • 从列表右侧弹出一个元素
• 设置集合，键为 educoder-set
  • 添加元素 c
  • 添加元素 python
  • 添加元素 redis
  • 删除元素 c
• 设置哈希，键为 educoder-hash
  • 添加键：python，值为：language
  • 添加键：ruby，值为：language
  • 添加键: redis，值为：database
  • 删除键 ruby
• 设置有序列表，键为 educoder-zset
  • 添加成员 jack，分值为 200
  • 添加成员 rose，分值为 400
  • 添加成员 lee，分值为 100

    redis-cli
    set hello redis
    LPUSH educoder-list hello
    RPUSH educoder-list educoder
    RPUSH educoder-list bye
    RPOP educoder-list
    sadd educoder-set c
    sadd educoder-set python
    sadd educoder-set redis
    srem educoder-set c
    hset educoder-hash python language
    hset educoder-hash ruby language
    hset educoder-hash redis database
    hdel educoder-hash ruby
    zadd educoder-zset 200 jack
    zadd educoder-zset 400 rose
    zadd educoder-zset 100 lee

代码007普通

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