Redis介绍及5种数据类型的使用-蒲公英云

Redis 介绍

基础知识

正反向索引

Redis-String

Redis-List

Redis-Hash

Redis-Set

Redis-SortedSet

Redis 介绍

redis是内存中的数据结构存储系统，可用于数据库、缓存、消息中间件。数据结构有string、hashes、lists、set、zset，其中string可以为字符，数值（bitmaps）

Redis 内置了复制（replication），LUA脚本（Lua scripting）， LRU驱动事件（LRU eviction），事务（transactions）和不同级别的磁盘持久化（persistence），并通过 Redis哨兵（Sentinel）和自动分区（Cluster）提供高可用性（high availability）。

redis与memcache比较:
1) memcache的value没有类型的概念，获取k对应的value值时，返回value的所有数据到client，client要有实现的代码去解码.
2) 类型不是很重要 Redis的server中对每种类型都有自己的方法 index() ipop。

问题：客户端通过一个缓存系统取回value中某一个元素？
memcached：返回value所有的数据到clent server 网卡IO、clent要有你实现的代码去解码
Redis：类型不是很重要 Redis的server中对每种类型都有自己的方法 index() ipop

基础知识

磁盘
寻址：ms
带宽：G/M
内存：
寻址：ns
带宽：很大

数据和磁盘体积不一样
在寻址上磁盘比内存慢了10W倍

I/O buffer：成本问题
磁盘与磁道，扇区，一扇区512Byte带来一个成本变大的问题：索引很多
4k 操作系统，无论你读多少，都是最少4k从磁盘拿

1) 当磁盘上数据越来越大时，访问磁盘数据的速度会越来越慢，因为受制于磁盘I/O瓶颈
2) 大量数据存放在数据库中，数据在数据库存是分为一个一个4k的数据块，正好与系统I/O最小读数据大小4k相对应，完全不浪费系统I/O资源。
3) 为了提高数据库访问效率，引入索引对象，索引就是将表中字段有索引标记的数据的那列放在索引块中，也是一个一个4k存储，索引块中的数据指向数据库表中标记的行数据。
4) 表数据和索引都是存在磁盘，B+T放入内存中，当有一个用户查询语句过来，where子句命中索引的话，先到B+T这个树干，然后树干找到索引页，将索引页数据放到B+T内存，然后通过索引可以找到数据块并放入内存中返回用户。
5) 数据库建表时要给出schema（有多少列，每个列是什么类型），字段类型就是字段宽度，这样在建表的时候就定死了每一行要存储的宽度，表存储时是行级存储，这样有个好处。
比如说有一张表10个字段，每个字段4个字节，当我插入两个字段后，其他8个字段值会占位填充，这样当后面进行增删改时就不需要移动数据，就在字段位置上赋值就行。

数据库量变大性能下降怎么解释

如果表有索引，增删改会变慢，因为增删改表里的数据多少，会调整索引的位置，也就是会维护索引，所以会变慢。
查询速度：

1个或少量查询速度依然很快
并发大的时候会受硬盘带宽速度影响

正反向索引

Redis-String

分为：字符串、数值、bitmap（位图）

string 的编码有三种：int、raw、embstr

int：用来保存整数值；存储 8 个字节的长整型(long，2^63-1)。
raw：用来保存长字符串；存储大于 44 个字节的字符串(3.2 版本之前是 39 字节)
embstr：用来保存短字符串；代表 embstr 格式的 SDS(Simple Dynamic String 简单动态字符串)，存储小于 44 个字节的字符串。
当 int 编码保存的值不再是整数，或大小超过了long的范围时，自动转化为raw。对于 embstr 编码，由于 Redis 没有对其编写任何的修改程序（embstr 是只读的），在对embstr对象进行修改时，都会先转化为raw再进行修改，因此，只要是修改embstr对象，修改后的对象一定是raw的，无论是否达到了44个字节。

字符串

set key value [NX|XX] 设置一个key（判断key是否存在，NX新建；XX更新）
get key 获取key对应value值
mset k1 v1 k2 v2 设置多个key
mget k1 k2 k3 …. 获取多个key的value
msetnx k1 v1 k2 v2 设置多个key（原子性）
append k “ world” 字符串基础上进行追加
getrange k 0 1 根据索引正向获取
getrange k 0 -1 根据索引反向获取
strlen key 获取长度
type key 返回key对应value的类型
getset key aaa 替换旧值

数值

incr key 自增1
incrby key 5 自增指定数量
decr key 自减1
decrby key 5 自减指定数量
incrbyfloat key 0.5 增加浮点型

bitmap（位图）

setbit k1 1 1: 即 01000000 -> 对应ASCII码: @

setbit k1 7 1: 即 01000010 -> 对应ASCII码: A

setbit k1 9 1: 即 01000010 01000000 get k1为: A@

bitpos：查找0或1第一次出现的二进制位置

bitpos k1 1 0 0：返回1；0 0 代表第一个字节

bitpos k1 1 1 1：返回9；1 1 代表第二个字节

bitpos k1 0 1 ：返回1；0 1 代表全量，默认查找二进制位1

当 A：01000001；B：01000010 bitop and andkey k1 k2：k1与k2按位与运算

get andkey：返回@；有0则0

bitop or orkey k1 k2：k1与k2按位或运算

get orkey：返回C；有1则1

bitcount k1 0 1：获取两个字节中有几个1

bitmap 应用场景1:

用户系统统计用户登录天数且窗口随机

如果用传统的MySQL关系型数据库实现，但是在数据量巨大用户量的需求下，显然太耗费空间与性能。
redis 实现：

setbit tom 0 1 : tom第1天登录
setbit tom 6 1 : tom第7天登录
setbit tom 364 1 : tom第365天登录

统计tom一年的登录天数：bitcount tom 0 -1

占用空间：每个人365/8=46B；假设一千万用户，则需要46B*10000000=460M

bitmap 应用场景2:

假设电商平台（2亿用户）过节大促，给每个当天登录的用户都发放一份礼物，求需要多少份礼物？（即：活跃用户统计）

将上面的k v 反转即可

即：日期作为key 登录的 userId 为 value

setbit 20220101 1 1：2022年1月1日 id为1的登录了
setbit 20220102 1 1：2021年1月2日 id为1的登录了
setbit 20220102 7 1：2022年1月2日 id为7的也登录了

统计这两天的登录用户数：

bitop or orkey 20220101 20220102

bitcount orkey 0 -1

Redis-List

有序(插入)、可重复

按顺序将values添加到list中
lpush [key] [values] 从左到右
rpush [key] [values] 从右到左

例：lpush k1 a b c d 输出：d c b a

lpop [key] 弹出最后一个元素
rpop [key] 弹出第一个元素
lrange k1 0 -1 获取所有value
lindex k1 2 根据索引获取对应value
lset k1 2 xx 覆盖索引对应value
lrem k1 1 a 由正向移除一个a元素
linsert k1 before/after a b 从a元素之前或之后插入元素b
阻塞、单播队列（先进先出）
blpop k1 2 2代表阻塞2秒钟
blpop k1 0 0代表一直阻塞
ltrim k1 0 1 删除两个位置两端以外的数据

Redis-Hash

对数值进行计算
场景：点赞、收藏、详情页

hset key name value 存入一个k、v
hmset key name value age value 存入多个k、v
hget name age 根据多个k获取多个v
hkeys key 获取所有k
hvals key 获取所有v
hgetall key 获取所有k、v
hincrbyfloat key age -1 数值计算

Redis-Set

无序、去重
集合操作
随机事件

sadd k a b c c 设置k
smembers k 取所有值去重 a b c
srem k a b 移除
sinter k1 k2/sinterstore dest k1 k2 取交集
sunion k1 k2 并集去重
sidff k1 k2 取k1，k2参考，差集
srandmember k1 count count可以为正数和负数
count为正数，返回从k1中取count的数量出来，且不重复（场景：抽奖，人多奖品少）
count为负数，返回count数量，但是会重复（场景：抽奖，人少奖品多，人可以重复）
spop k1 取出一个数，并且k1删除这个数（场景：抽奖人不能重复抽）

Redis-SortedSet

元素、排名、分值
物理内存左小右大

zadd k1 8 apple 6 banana 3 orange 三个元素，分值分别为8 6 3
zrange k1 0 -1 取出k1所有元素，排名根据分值由小到大排列
zrevrange k1 0 -1 反向排名，分值从大到小排列
zscore k1 apple 获取apple的分值
zrank k1 apple 获取apple的排名
zrange k1 0 -1 withscores 取所有元素并加上分值
zincrby k1 0.5 apple 将apple的分值增加0.5
zunionstore dest 2 k1 k2 默认是sum求和，没有权重
zunionstore dest 2 k1 k2 weights 1 0.5 aggreate max 求交集

排序是怎么实现的，增删改查的速度？

skip list结构：跳跃表　　　　
牺牲存储空间来获取查询效率，随机造层

保证每一层是上一层节点数的一半