第1章 初识 Redis - nswbmw/N-drifter GitHub Wiki

什么是 Redis

Redis 是一个基于 BSD 开源的使用 ANSI C 语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value 数据库，并提供多种语言的 API。

有三点需要强调：

  • Redis 是一个 Key-Value 数据库。关系型数据库中存储的是一张张表，文档数据库中存储的是一个个文档，而 Key-Value 或 K/V 数据库中存储的是一个个键值对。
  • Redis 是一个内存数据库。Redis 把所有的数据都存储在内存中，但 Redis 也可以把数据保存到磁盘中，即持久化。相对于磁盘，内存的数据读写速度要快的多，所以我们通常用 Redis 做缓存数据库。Redis 官网的性能测试显示，在 Linux 2.6, Xeon X3320 2.5Ghz 服务器上，50 个并发的情况下请求 10w 次，SET 操作可达 110000次/s，GET 操作可达 81000次/s。
  • Redis 有五种数据类型。包括 string（字符串类型），hash（哈希类型），list（链表类型），set（无序集合类型）及 zset（有序集合类型）。

下面讲解下这五种数据类型：

  • 字符串类型是 Redis 中最基本的数据类型，也是其他 4 种数据类型的基础，它能存储任何形式的字符串，包括二进制数据。
  • 哈希类型是一个 string 类型的字段和字段值的映射表。哈希类型适合存储对象。相较于将对象的每个字段存成单个 string 类型，将一个对象存储在 hash 类型中会占用更少的内存，并且可以更方便的存取整个对象。
  • 链表类型可以存储一个有序的字符串列表，内部是使用双向链表实现的。所以我们通常用链表类型的 LPUSH 和 LPOP 或者 RPUSH 和 RPOP 实现栈的功能，用 LPUSH 和 RPOP 或者 RPUSH 和 LPOP 实现队列的功能。
  • 集合类型和数学中的集合概念相似，比如集合中的元素是唯一的、无序的，集合与集合之间可以进行交并差等操作。
  • 有序集合类型与集合类型一样，只不过多了个 “有序” ，有序集合中每一个元素都关联了一个分数，虽然集合中每个元素都是不同的，但是它们的分数却可以相同。

注意：不同于 MongoDB，Redis 中的 hash、 list、 set 和 zset 都不支持数据类型的嵌套。比如集合类型的每个元素都只能是字符串，不能是另一个集合或者哈希等。

安装 Redis

安装 Redis 是开始学习的第一步。

POSIX 系统中安装

在 POSIX 系统下推荐下载并编译源代码安装。通过以下命令下载并编译最新稳定版本的 Redis：

$ wget http://download.redis.io/redis-stable.tar.gz
$ tar xzf redis-stable.tar.gz
$ cd redis-stable
$ make

Windows 中安装

Redis 官方不支持 Windows。但微软提供了一个非官方的 Redis 压缩包可供在 Windows 下进行测试使用。目前网上可以下载到的最新 Redis 版本为 2.6.13 。

当然，在 Windows 下还可以通过使用 Cygwin 软件或者虚拟机，进行源代码编译安装最新版的 Redis ，这里不作说明，读者可自行尝试。

运行 Redis

POSIX 系统中编译后在 Redis 源代码目录的 src 文件夹中会有以下几个可执行文件（假如使用了 make install 命令的话，这些可执行文件也存在于 /usr/local/bin 目录），或者在 Windows 系统中解压的目录中可以找到几个可执行文件，分别为：

  • redis-server ： Redis 服务器
  • redis-cli ： Redis 命令行客户端
  • redis-benchmark ： Redis 性能测试工具
  • redis-check-aof ： AOF 文件修复工具
  • redis-check-dump ： RDB 文件检查工具

注意：通过编译源代码安装的话也会产生一个 redis.conf 的配置文件。

我们最常使用的是 redis-server 和 redis-cli ，下面我们通过这两个可执行文件来学习如何使用 Redis。

最简单地，直接运行 redis-server 即可启动 Redis（Windows 下可直接运行 redis-server.exe）：

$ redis-server

Redis 默认使用 6379 端口，我们也可以通过 --port 参数自己指定端口：

$ redis-server --port 1234

运行 redis-cli 即可连接数据库（Windows 下可直接运行 redis-cli.exe）：

$ redis-cli

redis-cli 也可指定服务器地址和端口：

$ redis-cli -h 127.0.0.1 -p 1234

不出差错的话，此时已经连接上 Redis 数据库，我们通过 Redis 提供的 ping 命令来测试客户端与 Redis 是否连接正常：

redis 127.0.0.1:6379> PING
PONG

Redis 返回 PONG 证明连接正常。

Redis 基本使用

字符串类型

在字符串类型的操作中，SET、GET 和 INCR 是三个非常简单和常用的命令。使用方式如下：

  • SET key value ： 设置 key 的值为 value，成功时返回 OK。
  • GET key ： 获取 key 的值，成功时返回 key 的值。
  • INCR key ： key 的值加 1，成功时返回更新后 key 的值。

在 redis-cli 中输入如下命令：

redis 127.0.0.1:6379> SET foo bar
OK
redis 127.0.0.1:6379> GET foo
"bar"
redis 127.0.0.1:6379> GET num
(nil)
redis 127.0.0.1:6379> INCR num
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> GET num
"1"
redis 127.0.0.1:6379> INCR foo
(error) ERR value is not an integer or out of range
redis 127.0.0.1:6379> keys *
1) "foo"
2) "num"

可以看出，使用 INCR key 时，若 key 不存在则设 key 初值为 0 并自增 1 ，若 key 的值不为整数时会提示错误。KEYS pattern 会查找所有符合给定模式 pattern 的 key（不只是字符串类型，其余四种类型的键也会被返回），这里我们使用 KEYS * 返回了 Redis 中所有的键。

注意：在 Redis 中命令不区分大小写。也就是说 SET foo bar 和 set foo bar 是一样的，我们约定使用大写表示它是一个 Redis 命令。还需注意的一点是，数字值在 Redis 中以字符串的形式保存。

哈希类型

前面我们提过，哈希类型适合存储对象，我们使用以下几个命令进行测试：

  • HSET key field value ： 设置 key 的 field 字段值为 value，成功时返回 1，如果 key 中 field 字段已经存在且旧值已被新值覆盖，则返回 0 。
  • HGET key field ： 获取 key 的 field 字段的值，成功时返回 field 字段的值。
  • HGETALL key ： 获取 key 中所有的字段和其值，若 key 不存在，返回空。

在 redis-cli 中输入如下命令：

redis 127.0.0.1:6379> HSET author name nswbmw
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> HSET author sex girl
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> HSET author sex boy
(integer) 0
redis 127.0.0.1:6379> HGET author name
"nswbmw"
redis 127.0.0.1:6379> HGETALL author
1) "name"
2) "nswbmw"
3) "sex"
4) "boy"

链表类型

链表类型适合存储如社交网站的新鲜事，假如有一个存储了几千万个新鲜事的链表，获取头部或尾部的 10 条记录也是极快的。以下是链表类型常用的几个命令：

  • LPUSH key value [value ...] ： 往 key 链表左边添加元素，返回链表的长度。
  • RPUSH key value [value ...] ： 往 key 链表右边添加元素，返回链表的长度。
  • LPOP key ： 移除 key 链表左边第一个元素，并返回被移除元素的值。
  • RPOP key ： 移除 key 链表右边第一个元素，并返回被移除元素的值。
  • LRANGE key start stop ： 获取链表中某一片段，但不会修改原链表的值。另外，与很多语言中截取数组片段的 slice 方法不同的是 LRANGE 返回的值包含最右边的元素。LRANGE 命令也支持负索引，即 -1 表示最后一个元素，所以 LRANGE key 0 -1 可以获取链表 key 中所有的元素。如果 start 的位置比 stop 的位置靠后，则返回空，如果 stop 大于实际链表范围，则会返回到链表最后的元素。

在 redis-cli 中输入如下命令：

redis 127.0.0.1:6379> RPUSH list a 1 b
(integer) 3
redis 127.0.0.1:6379> LPUSH list 2 c 3
(integer) 6
redis 127.0.0.1:6379> RPOP list
"b"
redis 127.0.0.1:6379> LPOP list
"3"
redis 127.0.0.1:6379> LRANGE list 1 100
1) "2"
2) "a"
3) "1"
redis 127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 -1
1) "c"
2) "2"
3) "a"
4) "1"

集合类型

集合类型非常适合存储如文章的标签，这样我们在获取标签的时候就可以避免获取重复的标签了。以下是集合类型常用的几个命令：

  • SADD key member [member ...] ： 向集合中添加一个或多个元素，若要添加的元素集合中已经存在，则忽略这个元素。返回成功加入的元素数量（不包含忽略的）。
  • SREM key member [member ...] ： 从集合中删除一个或多个元素，返回成功移除的元素的数量。
  • SMEMBERS key ： 返回集合中所有元素。

在 redis-cli 中输入如下命令：

redis 127.0.0.1:6379> SADD friends zhangsan lisi wangwu
(integer) 3
redis 127.0.0.1:6379> SREM friends lisi
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> SMEMBERS friends
1) "zhangsan"
2) "wangwu"

集合类型还支持交集、差集和并集的运算，命令如下：

  • SINTER key [key ...] ： 多个集合执行交集运算，并返回运算结果。
  • SDIFF key [key ...] ： 多个集合执行差集运算，并返回运算结果。
  • SUNION key [key ...] ： 多个集合执行并集运算，并返回运算结果。

在 redis-cli 中输入如下命令：

redis 127.0.0.1:6379> SADD A 1 2 3
(integer) 3
redis 127.0.0.1:6379> SADD B 2 3 4
(integer) 3
redis 127.0.0.1:6379> SINTER A B
1) "2"
2) "3"
redis 127.0.0.1:6379> SDIFF A B
1) "1"
redis 127.0.0.1:6379> SDIFF B A
1) "4"
redis 127.0.0.1:6379> SUNION A B
1) "1"
2) "2"
3) "3"
4) "4"

有序集合类型

有序集合类型中每一个元素都关联了一个分数。这使得我们不仅可以进行大部分集合类型的操作，还可以通过分数获取指定分数范围内的元素等与分数有关的操作。有序集合类型适用于比如通过文章访问量排序的功能。常用命令如下：

  • ZADD key score member [score member ...] ： 向有序集合中加入一个或多个元素和该元素的值，如果该元素已存在则用新的分数替换原来的分数。返回新加入的元素个数（不包含已存在的元素）。
  • ZREM key member [member ...] ： 删除集合中一个或多个元素，返回成功删除的元素的个数（不包含本来就不存在的元素）。
  • ZRANGE key start stop [WITHSCORES] ： 按元素分数从小到大顺序返回从 start 到 stop 之间所有的元素（同样包含两端的元素）。如果需要同时获得对应元素的分数的话，在尾部加上 WITHSCORES 参数。如果两个元素分数相同，则按照元素的字典序排列。
  • ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES] ： 同上，只不过 ZREVRANGE 是按照元素分数从大到小顺序给出结果的。

在 redis-cli 中输入如下命令：

redis 127.0.0.1:6379> ZADD ages 22 zhangsan 21 lisi  23 wangwu 1 baby
(integer) 4
redis 127.0.0.1:6379> ZREM ages baby
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> ZRANGE ages 0 -1
1) "lisi"
2) "zhangsan"
3) "wangwu"
redis 127.0.0.1:6379> ZREVRANGE ages 0 -1
1) "wangwu"
2) "zhangsan"
3) "lisi"
redis 127.0.0.1:6379> ZRANGE ages 0 -1 WITHSCORES
1) "lisi"
2) "21"
3) "zhangsan"
4) "22"
5) "wangwu"
6) "23"

Redis 提供了一百多个命令，不知不觉中我们上面就已经介绍了二十几个命令了。Redis 命令都很容易记忆，符合语义并且大部分都遵循一个原则，如：哈希（hash）类型的命令前面会加个 H ，链表（list）类型的命令前面会加个 L ，集合（set）类型的命令前面会加个 S ，有序集合（zset）类型的命令会以 Z 开头等等。

更多关于 Redis 的命令请查阅官方文档或者中文翻译版（www.redisdoc.com），读者要是想继续深入学习 Redis 的话，建议阅读《Redis 入门指南》。

Redis Desktop Manager

使用 redis-cli 输命令查询总是很麻烦，我们不妨试试 Redis Desktop Manager 。Redis Desktop Manager 是一个快速、简单、支持跨平台的 Redis 桌面管理工具，基于 Qt 5 开发，支持通过 SSH Tunnel 连接。读者可到 http://redisdesktop.com/download 下载适合自己系统的版本。

下面是使用 Redis Desktop Manager 的截图：