Redis从入门到精通:初级篇

内容预览:
  • 《Redis从入门到精通》系列会分为初级、中级、高级三篇,从浅入深讲解Re...~
  •   100   requirepass 设置客户端认证密码 关闭  &n...~
  • 例如设置为2,表示当一个Master拥有2个可用的Slave时,它的一个Slave会...~

原文链接:http://www.cnblogs.com/xrq730/p/8890896.html,转载请注明出处,谢谢

 

Redis从入门到精通:初级篇

平时陆陆续续看了不少Redis的文章了,工作中也一直在用Redis,感觉是时候对过往Redis的所学进行一次系统性的总结。《Redis从入门到精通》系列会分为初级、中级、高级三篇,从浅入深讲解Redis相关知识点。

在本文中,我们将看到以下内容:

  • Redis简介
  • Redis安装、启动
  • Redis登录授权
  • Redis配置文件redis.conf中参数详细的一个解读
  • Redis性能测试

这些内容无关具体用法,作为一些初级的知识,系统地先认识一下Redis。

 

Redis简介

Redis是一款开源的使用ANSI C语言编写、遵守BSD协议、支持网络、可基于内存也可持久化的日志型、Key-Value高性能数据库。Redis与其他Key-Value缓存产品相比有以下三个特点:

  • 支持数据持久化,可以将内存中的数据保存在磁盘中,重启可再次加载使用
  • 支持简单的Key-Value类型的数据,同时还提供List、Set、Zset、Hash等数据结构的存储
  • 支持数据的备份,即Master-Slave模式的数据备份

同时,我们再看下Redis有什么优势:

  • 读速度为110000次/s,写速度为81000次/s,性能极高
  • 具有丰富的数据类型,这个上面已经提过了
  • Redis所有操作都是原子的,意思是要么成功执行要么失败完全不执行,多个操作也支持事务
  • 丰富的特性,比如Redis支持publish/subscribe、notify、key过期等

 

Redis安装、启动

这次写Redis系列的文章,LZ特意去阿里云上买了一个月的服务器,操作系统是Linux,因为Redis项目本身不正式支持Windows系统。不过微软开放技术小组开发和维护了Windows版本的Redis,下载地址为https://github.com/MicrosoftArchive/redis/releases,感兴趣的可以自己去试下,LZ在自己笔记本上安装启动过,没有问题,但就不细说了。

下面说一下在Linux系统上安装并启动Redis的步骤(我的Redis安装在/data/component/redis目录下,每一步使用的命令标红加粗):

  • 进入目录,cd /data/component/redis
  • 下载Redis,wget http://download.redis.io/releases/redis-3.2.11.tar.gz,可以看到LZ使用的Redis版本是3.2.11,在LZ写这篇文章的时候,Redis最新版本为4.0.9,地址为http://download.redis.io/releases/redis-4.0.9.tar.gz,感兴趣的朋友也可以用这个版本
  • 解压下载下来的tar包,tar -zxvf redis-3.2.11.tar.gz,解压完毕的文件夹名称为redis-3.2.11
  • 进入redis-3.2.11,cd redis-3.2.11
  • 由于我们下载下来的是源文件,因此使用make命令对源文件进行一个构建,构建完毕我们会发现src目录下多出了redis-benchmark、redis-check-aof、redis-check-rdb、redis-cli、redis-sentinel、redis-server几个可执行文件,这几个可执行文件后面会说到
  • 由于上述几个命令在/data/component/redis/redis-3.2.11/src目录下,为了更方便地使用这几个命令而不需要指定全路径,配置一下环境变量。这里我是以非root用户进行登录的,因此配置用户变量,先执行cd命令回到初始目录,再vi ./.bash_profile,在path这一行加入PATH=$PATH:$HOME/.local/bin:$HOME/bin:/data/component/redis/redis-3.2.11/src,使用:wq保存并退出
  • 使环境变量生效,执行source ./.bash_profile
  • 使用redis-server即可启动redis,redis-server /data/component/redis/redis-3.2.11/redis.conf

不过这个时候我们的启动稍微有点问题,不是后台启动的,即ctrl+c之后Redis就停了:

为了解决这个问题,我们需要修改一下redis.conf,将Redis设置为以守护进程的方式进行启动,打开redis.conf,找到daemonize,将其设置为yes即可:

这个时候先关闭一下再启动,Redis就在后台自动运行了,关闭Redis有两种方式:

  • redis-cli shutdown,这是种安全关闭redis的方式,但这种写法只适用于没有配置密码的场景,比较不安全,配置密码下一部分会讲
  • kill -9 pid,这种方式就是强制关闭,可能会造成数据未保存

重启后,我们可以使用ps -ef | grep redisnetstat -ant | grep 6379命令来验证Redis已经启动。

 

Redis登录授权

上面我们安装了Redis,但这种方式是非常不安全的,因为没有密码,这样任何连接上Redis服务器的用户都可以对Redis执行操作,所以这一部分我们来讲一下给Redis设置密码。

打开redis.conf,找到”requirepass”部分,打开原本关闭的注释,替换一下自己想要的密码即可:

重启Redis,授权登录有两种做法:

  • 连接的时候直接指定密码,redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 -a 123456
  • 连接后授权,redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379auth 123456

在配置了密码的情况下,没有进行授权,那么对Redis发送的命令,将返回”(error) NOAUTH Authentication required.”。

 

Redis配置文件redis.conf

上面两小节,设置使用守护线程启动、设置密码,都需要修改redis.conf,说明redis.conf是Redis核心的配置文件,本小节我们来看一下redis.conf中一些常用配置:

配置 作用 默认
bind

当配置了bind之后:

  • 只有bind指定的ip可以直接访问Redis,这样可以避免将Redis服务暴露于危险的网络环境中,防止一些不安全的人随随便便通过远程访问Redis
  • 如果bind选项为空或0.0.0.0的话,那会接受所有来自于可用网络接口的连接
127.0.0.1
protected-mode

protected-mode是Redis3.2之后的新特性,用于加强Redis的安全管理,当满足以下两种情况时,protected-mode起作用:

  • bind未设置,即接收所有来自网络的连接
  • 密码未设置

当满足以上两种情况且protected-mode=yes的时候,访问Redis将报错,即密码未设置的情况下,无密码访问Redis只能通过安装Redis的本机进行访问

yes
port Redis访问端口,由于Redis是单线程模型,因此单机开多个Redis进程的时候会修改端口,不然一般使用大家比较熟悉的6379端口就可以了 6379
tcp-backlog 半连接队列的大小,对半连接队列不熟的可以看我以前的文章TCP:三次握手、四次握手、backlog及其他 511
timeout 指定在一个client空闲多少秒之后就关闭它,0表示不管 0
tcp-keepalive

设置tcp协议的keepalive,从Redis的注释来看,这个参数有两个作用:

  • 发现死的连接
  • 从中间网络设备的角度看连接是否存活
300
daemonize 这个前面说过了,指定Redis是否以守护进程的方式启动 no
supervised 这个参数表示可以通过upstart和systemd管理Redis守护进程,这个具体和操作系统相关,资料也不是很多,就暂时不管了 no
pidfile 当Redis以守护进程的方式运行的时候,Redis默认会把pid写到pidfile指定的文件中 /var/run/redis_6379.pid
loglevel

指定Redis的日志级别,Redis本身的日志级别有notice、verbose、notice、warning四种,按照文档的说法,这四种日志级别的区别是:

  • debug,非常多信息,适合开发/测试
  • verbose,很多很少有用的信息(直译,读着拗口,从上下文理解应该是有用信息不多的意思),但并不像debug级别这么混乱
  • notice,适度的verbose级别的输出,很可能是生产环境中想要的
  • warning,只记录非常重要/致命的信息
notice
logfile 配置log文件地址,默认打印在命令行终端的窗口上 “”
databases 设置Redis数据库的数量,默认使用0号DB 16
 save 把Redis数据保存到磁盘上,这个是在RDB的时候用的,介绍RDB的时候专门说这个 

save 900 1

save 300 10

save 60 10000 

 stop-writes-on-bgsave-error

当启用了RDB且最后一次后台保存数据失败,Redis是否停止接收数据。

这会让用户意识到数据没有正确持久化到磁盘上,否则没有人会注意到灾难(disaster)发生了。

如果Redis重启了,那么又可以重新开始接收数据了

 yes
rdbcompression  是否在RBD的时候使用LZF压缩字符串,如果希望省点CPU,那就设为no,不过no的话数据集可能就比较大  yes 
 rdbchecksum 是否校验RDB文件,在RDB文件中有一个checksum专门用于校验 yes 
 dbfilename dump的文件位置 dump.rdb 
 dir Redis工作目录 ./ 
 slaveof 主从复制,使用slaveof让一个节点称为某个节点的副本,这个只需要在副本上配置  关闭
masterauth 如果主机使用了requirepass配置进行密码保护,使用这个配置告诉副本连接的时候需要鉴权 关闭
slave-serve-stale-data

当一个Slave与Master失去联系或者复制正在进行中,Slave可能会有两种表现:

  • 如果为yes,Slave仍然会应答客户端请求,但返回的数据可能是过时的或者数据可能是空的
  • 如果为no,在执行除了INFO、SLAVEOF两个命令之外,都会应答”SYNC with master in progres”错误
yes
 slave-read-only 配置Redis的Slave实例是否接受写操作,即Slave是否为只读Redis  yes
 slave-priority 从站优先级是可以从redis的INFO命令输出中查到的一个整数。当主站不能正常工作时,redis sentinel使用它来选择一个从站并将它提升为主站。 
低优先级的从站被认为更适合于提升,因此如果有三个从站优先级分别是10, 100, 25,sentinel会选择优先级为10的从站,因为它的优先级最低。 
然而优先级值为0的从站不能执行主站的角色,因此优先级为0的从站永远不会被redis sentinel提升。 
100 
 requirepass 设置客户端认证密码 关闭 
 rename-command

命令重命名,对于一些危险命令例如:

  • flushdb(清空数据库)
  • flushall(清空所有记录)
  • config(客户端连接后可配置服务器)
  • keys(客户端连接后可查看所有存在的键)                   

作为服务端redis-server,常常需要禁用以上命令来使得服务器更加安全,禁用的具体做法是是:

  • rename-command FLUSHALL “”

也可以保留命令但是不能轻易使用,重命名这个命令即可:

  • rename-command FLUSHALL abcdefg

这样,重启服务器后则需要使用新命令来执行操作,否则服务器会报错unknown command

关闭 
maxclients  设置同时连接的最大客户端数量,一旦达到了限制,Redis会关闭所有的新连接并发送一个”max number of clients reached”的错误 关闭,默认10000 
 maxmemory 不要使用超过指定数量的内存,一旦达到了,Redis会尝试使用驱逐策略来移除键  关闭 
 maxmemory-policy

当达到了maxmemory之后Redis如何移除数据,有以下的一些策略:

  • volatile-lru,使用LRU算法,移除范围为设置了失效时间的
  • allkeys-lru,根据LRU算法,移除范围为所有的
  • volatile-random,使用随机算法,移除范围为设置了失效时间的
  • allkeys-random,使用随机算法,移除范围为所有的
  • volatile-ttl,移除最近过期的数据
  • noeviction,不过期,当写操作的时候返回错误

注意,当写操作且Redis发现没有合适的数据可以移除的时候,将会报错

关闭,noeviction
appendonly  是否开启AOF,关于AOF后面再说   no
appendfilename AOF文件名称 appendonly.aof
appendfsync 

操作系统实际写数据到磁盘的频率,有以下几个选项:

  • always,每次有写操作都进行同步,慢,但是最安全
  • everysec,对写操作进行累积,每秒同步一次,是一种折衷方案
  • no,当操作系统flush缓存的时候同步,性能更好但是会有数据丢失的风险

当不确定是使用哪种的时候,官方推荐使用everysec,它是速度与数据安全之间的一种折衷方案

everysec 
 no-appendfsync-on-rewrite

aof持久化机制有一个致命的问题,随着时间推移,aof文件会膨胀,当server重启时严重影响数据库还原时间,因此系统需要定期重写aof文件。

重写aof的机制为bgrewriteaof(另外一种被废弃了,就不说了),即在一个子进程中重写从而不阻塞主进程对其他命令的处理,但是这依然有个问题。

bgrewriteaof和主进程写aof,都会操作磁盘,而bgrewriteaof往往涉及大量磁盘操作,这样就会让主进程写aof文件阻塞。

针对上述问题,可以使用此时可以使用no-appendfsync-on-rewrite参数做一个选择:

  • no,最安全,不丢失数据,但是需要忍受阻塞
  • yes,数据写入缓冲区,不造成阻塞,但是如果此时redis挂掉就会丢失数据,在Linux操作系统默认设置下,最坏场景下会丢失30秒数据
 no
 auto-aof-rewrite-percentage 本次aof文件超过上次aof文件该值的百分比时,才会触发rewrite  100 
 auto-aof-rewrite-min-size aof文件最小值,只有到达这个值才会触发rewrite,即rewrite由auto-aof-rewrite-percentage+auto-aof-rewrite-min-size共同保证  64mb
 aof-load-truncated

redis在以aof方式恢复数据时,对最后一条可能出问题的指令的处理方式: 

  • yes,log并继续
  • no,直接恢复失败

 yes
 slowlog-log-slower-than Redis慢查询的最低条件,单位微妙,即查询时间>这个值的会被记录   10000
 slowlog-max-len Redis存储的慢查询最大条数,超过该值之后会将最早的slowlog剔除 128 
lua-time-limit 一个lua脚本执行的最大时间,单位为ms 5000
cluster-enabled 正常来说Redis实例是无法称为集群的一部分的,只有以集群方式启动的节点才可以。为了让Redis以集群方式启动,就需要此参数。 关闭
cluster-config-file 每个集群节点应该有自己的配置文件,这个文件是不应该手动修改的,它只能被Redis节点创建且更新,每个Redis集群节点需要不同的集群配置文件 关闭,nodes-6379.conf 
 cluster-node-timeout 集群中一个节点向其他节点发送ping命令时,必须收到回执的毫秒数  关闭,15000
cluster-slave-validity-factor

如果该项设置为0,不管Slave节点和Master节点间失联多久都会一直尝试failover。

比如timeout为5,该值为10,那么Master与Slave之间失联50秒,Slave不会去failover它的Master

关闭,10 
cluster-migration-barrier

当一个Master拥有多少个好的Slave时就要割让一个Slave出来。

例如设置为2,表示当一个Master拥有2个可用的Slave时,它的一个Slave会尝试迁移

关闭,1
cluster-require-full-coverage 

有节点宕机导致16384个Slot全部被覆盖,整个集群是否停止服务,这个值一定要改为no

关闭,yes

以上把redis.conf里面几乎所有的配置都写了一遍(除了ADVANCED CONFIG部分),感觉其他博客很少有看到比我这个还全的了^_^,给大家作为参考吧。

 

Redis性能测试

之前说过Redis在make之后有一个redis-benchmark,这个就是Redis提供用于做性能测试的,它可以用来模拟N个客户端同时发出M个请求。首先看一下redis-benchmark自带的一些参数:

参数 作用 默认值
-h 服务器名称 127.0.0.1
-p 服务器端口 6379
-s 服务器Socket
-c 并行连接数 50
-n 请求书 10000
-d SET/GET值的字节大小 2
-k 1表示keep alive,0表示重连 1
-r

SET/GET/INC使用随机Key而不是常量,在形式上key样子为mykey_ran:000000012456

-r的值决定了value的最大值

-p 使用管道请求 1,即不使用管道
-q 安静模式,只显示query/sec值
–csv 使用csv格式输出
-l 循环,无限运行测试
-t 只运行使用逗号分割的命令的测试
-I 空闲模式,只打开N个空闲线程并且等待

抛开配置只谈性能的都是耍流氓,说一下我买的阿里云服务器的配置:

  • 单核CPU,CPU类型为Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2682 v4 @ 2.50GHz
  • 内存4G
  • 带宽1M
  • 操作系统为Centos7

首先我们运行最简单的redis-benchmark -q,运行结果为:

打印了每个命令的QPS,看到基本都在读写速度基本都在100000次/s以上。

接着换一个命令进行测试,因为实际场景中我们的Key和Value一定是非常丰富的,不可能是单一的Key和单一的Value,因此接着去的测试使用-r模拟value到100000且将运行次数提高到1000000次,具体命令为redis-benchmark -q -r 100000 -n 1000000,运行结果为:

看到整个读写效率基本都在110000次/s以上,证明了读写的高效率。

简单对于Redis的性能测试就到这儿,这个测试结果看起来很美,但是实际应用却完全不是,主要体现在以下几点:

  • 网络与带宽,这是现实中最主要的影响因素,上面的测试还是太过于低级,现实使用中Redis里面存一个用户信息、订单信息,几KB的大小,100000qps根本不可能大家可以算算需要多大的带宽,粗粗算一下超过1个G吧,很多线上服务的带宽根本达不到1G/s,所以Redis的吞吐量最先会被网络带宽限制住
  • Redis由于是单线程模型,因此CPU性能非常重要,尤其是大缓存的快速CPU,我这里的CPU上面写过了,Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2682 v4 @ 2.50GHz总体还是可以的
  • 客户端连接数,上面使用了默认的连接数50,实际上10W、20W甚至100W+呢?不过得益于epoll模型,整个下降的可以接受,下面有一张连接数和qps的关系,我也是网上找来的
  • RDB和AOF可能会对Redis造成的阻塞并未考虑进去
  • 尽可能使用大内存,避免SWAP

无论如何,总而言之,Redis整个性能是非常不错的,个人认为如果要选一款存储系统,那么Redis应当是首选。

以上就是:Redis从入门到精通:初级篇 的全部内容。

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