Redis详解

Redis

一、基本信息

基本特性

1. 高性能：Redis的读写性能非常优异，其读的速度能达到110000次/s，写的速度是81000次/s。这得益于其基于内存的操作和单线程的读写模块。
2. 多种数据结构支持：Redis支持丰富的数据类型，包括字符串（String）、列表（List）、哈希（Hash）、集合（Set）和有序集合（Sorted Set，简称zset）等。这些数据类型都支持多种操作，且这些操作都是原子性的。
3. 数据持久化：Redis支持数据持久化，可以将内存中的数据保存到磁盘中，以便在服务器重启后能够恢复数据。Redis提供了两种持久化方式：RDB（快照）和AOF（追加文件）。
4. 主从复制与集群：Redis支持主从复制，可以实现读写分离和数据的备份。此外，Redis还支持集群模式，可以实现数据的分布式存储和负载均衡。

数据结构详解

1. 字符串（String）：字符串是Redis中最基本的数据类型，可以存储任何形式的数据，如整数、浮点数、字符串等。字符串类型支持多种操作，如获取、设置、增加、减少、拼接和位运算等。
2. 列表（List）：列表是一个有序的字符串列表，可以在列表的两端进行插入和删除操作。列表类型适合用于存储一些按照顺序排列的数据，如任务队列、消息队列等。
3. 哈希（Hash）：哈希是一个键值对集合，可以存储多个字段和值。哈希类型适合用于存储一些具有结构化的数据，如用户信息、文章信息等。
4. 集合（Set）：集合是一个无序的字符串集合，支持求交集、并集和差集等操作。集合类型适合用于存储一些不需要按照顺序排列的数据，如用户关注列表、用户点赞列表等。
5. 有序集合（Sorted Set，zset）：有序集合是一个有序的字符串集合，每个成员都有一个分数，支持分数排序和范围查找等操作。有序集合类型适合用于存储一些按照权重或者评分进行排序的数据，如排行榜、热门文章等。

特殊数据结构

1. 地理空间（Geospatial）：地理空间用于存储地理位置信息和执行地理位置相关的操作。允许在Redis中存储地理位置坐标，并提供了一组强大的命令来执行距离计算、位置查询等操作。通过有序集合（Sorted Set）来实现
2. HyperLogLogs（超级日志日志）：用于估计数据集合中的唯一元素数量，尤其是当元素数量非常大时。能够以固定的空间复杂度来实现近似计数，而不需要为每个唯一元素存储一个计数器。
3. 位图（Bitmaps）：用于存储位的集合，每个位代表一个状态或标记。在Redis中，位图被实现为字符串类型，但它们可以以位为单位进行操作。

应用场景

1. 缓存：Redis可以缓存数据的计算结果、页面内容、数据库查询结果等，通过提高数据访问速度和响应速度，提升系统性能和用户体验。
2. 消息队列：Redis支持列表数据类型，可以将消息存储在列表中，并且支持阻塞式操作，可以实现消息队列的等待和通知机制。
3. 分布式锁：Redis可以作为一种分布式锁的存储层，通过缓存锁信息和锁状态，实现分布式锁和并发控制。
4. 计数器：Redis支持原子操作，可以实现计数器的自增和自减，支持高并发的计数操作。
5. 数据库：Redis还可以作为一种轻量级的数据库使用，支持持久化和数据备份，可以用于存储少量的数据和应用场景。

优缺点

优点：

• 读写性能优异。
• 支持多种数据结构。
• 支持数据持久化。
• 支持主从复制和集群模式。

缺点：

• 数据库容量受到物理内存的限制，不能用作海量数据的高性能读写。
• 不具备自动容错和恢复功能，主机从机的宕机都会导致前端部分读写请求失败。
• 主机宕机前有部分数据未能及时同步到从机，切换IP后还会引入数据不一致的问题。
• 较难支持在线扩容，在集群容量达到上限时在线扩容会变得很复杂。

二、基础命令

String（字符串）

1. 基本命令：

   • SET key value：设置键值对。
   • GET key：获取key对应的值。
   • APPEND key value：将value追加到key对应的值的末尾。
   • STRLEN key：返回key对应的值的长度。

2. 自增/自减命令：

   • INCR key：将key对应的值自增1。
   • DECR key：将key对应的值自减1。
   • INCRBY key increment：将key对应的值增加increment。
   • DECRBY key decrement：将key对应的值减少decrement。

3. 其他命令：

   • SETEX key seconds value：设置带有过期时间的键值对，单位为秒。
   • GETSET key value：获取key对应的值，并将key设为新的值value。
   • MSET key1 value1 key2 value2 …：设置多个键值对。
   • MGET key1 key2 …：获取多个key对应的值。
   • SETNX key value：当key不存在时，设置键值对。
   • MSETNX key1 value1 key2 value2 …：当所有给定的key都不存在时，设置多个键值对。
   • GETRANGE key start end：获取key对应的值的指定范围的子字符串。
   • SETRANGE key offset value：将key对应的值在指定偏移量offset处开始替换为value。
   • SETBIT key offset value：将key对应的值的指定偏移量offset处的位设置为value。

Hash（哈希）

1. 基本命令：

   • HSET key field value：将哈希表key中的域field的值设置为value。
   • HGET key field：返回哈希表key中给定域field的值。
   • HMSET key field1 value1 field2 value2 …：将哈希表key中的多个域field的值设置为多个value。
   • HMGET key field1 field2 …：返回哈希表key中，一个或多个