NoSql数据库:键值数据库:一:什么是键值数据库以及redis

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NoSql数据库:键值数据库:一:什么是键值数据库以及redis

2023-07-17 11:01| 来源: 网络整理| 查看: 265

REmote DIctionary Server(Redis) 是一个由 Salvatore Sanfilippo 写的 key-value 存储系统,是跨平台的非关系型数据库。

Redis 是一个开源的使用 ANSI C 语言编写、遵守 BSD 协议、支持网络、可基于内存、分布式、可选持久性的键值对(Key-Value)存储数据库,并提供多种语言的 API。

Redis 通常被称为数据结构服务器,因为值(value)可以是字符串(String)、哈希(Hash)、列表(list)、集合(sets)和有序集合(sorted sets)等类型。

1. 相关资源

Redis 官网:https://redis.io/

源码地址:https://github.com/redis/redis

Redis 在线测试:http://try.redis.io/

Redis 命令参考:http://doc.redisfans.com/

参考资源:

https://blog.csdn.net/hguisu/article/details/8836819

https://www.pianshen.com/article/62601709167/

2. 键值数据库

其有别于关系型数据库,是NoSql分类中的一种,属于键值数据库,在中文互联网中redis大有一统江湖的趋势(好像已经是了)

键值数据库起源于 Amazon 开发的 Dynamo 系统,可以把它理解为一个分布式的 Hashmap,支持 SET/GET 元操作。 它使用一个哈希表,表中的 Key(键)用来定位 Value(值),即存储和检索具体的 Value。数据库不能对 Value 进行索引和查询,只能通过 Key 进行查询。Value 可以用来存储任意类型的数据,包括整型、字符型、数组、对象等。 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述

3. 为什么而诞生(优点)

Redis 是当前互联网世界最为流行的 NoSQL(Not Only SQL)数据库。NoSQL 在互联网系统中的作用很大,因为它可以在很大程度上提高互联网系统的性能。

Redis 具备一定持久层的功能,也可以作为一种缓存工具。对于 NoSQL 数据库而言,作为持久层,它存储的数据是半结构化的,这就意味着计算机在读入内存中有更少的规则,读入速度更快。

对于那些结构化、多范式规则的数据库系统而言,它更具性能优势。作为缓存,它可以支持大数据存入内存中,只要命中率高,它就能快速响应,因为在内存中的数据读/写比数据库读/写磁盘的速度快几十到上百倍。

响应快速

Redis 响应非常快,每秒可以执行大约 110 000 个写入操作,或者 81 000 个读操作,其速度远超数据库。如果存入一些常用的数据,就能有效提高系统的性能。

支持 6 种数据类型

它们是字符串、哈希结构、列表、集合、可排序集合和基数。比如对于字符串可以存入一些 Java 基础数据类型,哈希可以存储对象,列表可以存储 List 对象等。这使得在应用中很容易根据自己的需要选择存储的数据类型,方便开发。

对于 Redis 而言,虽然只有 6 种数据类型,但是有两大好处:一方面可以满足存储各种数据结构体的需要;另外一方面数据类型少,使得规则就少,需要的判断和逻辑就少,这样读/写的速度就更快。

操作都是原子的

所有 Redis 的操作都是原子的,从而确保当两个客户同时访问 Redis 服务器时,得到的是更新后的值(最新值)。在需要高并发的场合可以考虑使用 Redis 的事务,处理一些需要锁的业务。

MultiUtility 工具

Redis 可以在如缓存、消息传递队列中使用(Redis 支持“发布+订阅”的消息模式),在应用程序如 Web 应用程序会话、网站页面点击数等任何短暂的数据中使用。

正是因为 Redis 具备这些优点,使得它成为了目前主流的 NoSQL 技术,在 Java 互联网中得到了广泛使用。

一方面,使用 NoSQL 从数据库中读取数据进行缓存,就可以从内存中读取数据了,而不像数据库一样读磁盘。现实是读操作远比写操作要多得多,所以缓存很多常用的数据,提高其命中率有助于整体性能的提高,并且能减缓数据库的压力,对互联网系统架构是十分有利的。

另一方面,它也能满足互联网高并发需要高速处理数据的场合,比如抢红包、商品秒杀等场景,这些场合需要高速处理,并保证并发数据安全和一致性。

3. 有什么局限

由于是内存数据库,所以单台机器,存储的数据量,跟机器本身的内存大小。虽然redis本身有key过期策略,但是还是需要提前预估和节约内存。如果内存增长过快,需要定期删除数据。

如果进行完整重同步,由于需要生成rdb文件,并进行传输,会占用主机的CPU,并会消耗现网的带宽。不过redis2.8版本,已经有部分重同步的功能,但是还是有可能有完整重同步的。比如,新上线的备机。

修改配置文件,进行重启,将硬盘中的数据加载进内存,时间比较久。在这个过程中,redis不能提供服务。

有一个不是局限的局限,他要解决的是高并发的引用场景,提升响应效率,解决超卖问题,如果没有就没有必要应用该技术栈。

4. 应用场景 热点数据的缓存

由于redis访问速度块、支持的数据类型比较丰富,所以redis很适合用来存储热点数据,另外结合expire,我们可以设置过期时间然后再进行缓存更新操作,这个功能最为常见,我们几乎所有的项目都有所运用。

限时业务的运用

redis中可以使用expire命令设置一个键的生存时间,到时间后redis会删除它。利用这一特性可以运用在限时的优惠活动信息、手机验证码等业务场景。

计数器相关问题

redis由于incrby命令可以实现原子性的递增,所以可以运用于高并发的秒杀活动、分布式序列号的生成、具体业务还体现在比如限制一个手机号发多少条短信、一个接口一分钟限制多少请求、一个接口一天限制调用多少次等等。

排行榜相关问题

关系型数据库在排行榜方面查询速度普遍偏慢,所以可以借助redis的SortedSet进行热点数据的排序。

在奶茶活动中,我们需要展示各个部门的点赞排行榜, 所以我针对每个部门做了一个SortedSet,然后以用户的openid作为上面的username,以用户的点赞数作为上面的score, 然后针对每个用户做一个hash,通过zrangebyscore就可以按照点赞数获取排行榜,然后再根据username获取用户的hash信息,这个当时在实际运用中性能体验也蛮不错的。

分布式锁

这个主要利用redis的setnx命令进行,setnx:"set if not exists"就是如果不存在则成功设置缓存同时返回1,否则返回0 ,这个特性在俞你奔远方的后台中有所运用,因为我们服务器是集群的,定时任务可能在两台机器上都会运行,所以在定时任务中首先 通过setnx设置一个lock,如果成功设置则执行,如果没有成功设置,则表明该定时任务已执行。 当然结合具体业务,我们可以给这个lock加一个过期时间,比如说30分钟执行一次的定时任务,那么这个过期时间设置为小于30分钟的一个时间 就可以,这个与定时任务的周期以及定时任务执行消耗时间相关。

当然我们可以将这个特性运用于其他需要分布式锁的场景中,结合过期时间主要是防止死锁的出现。

延时操作

这个目前我做过相关测试,但是还没有运用到我们的实际项目中,下面我举个该特性的应用场景。 比如在订单生产后我们占用了库存,10分钟后去检验用户是够真正购买,如果没有购买将该单据设置无效,同时还原库存。 由于redis自2.8.0之后版本提供Keyspace Notifications功能,允许客户订阅Pub/Sub频道,以便以某种方式接收影响Redis数据集的事件。 所以我们对于上面的需求就可以用以下解决方案,我们在订单生产时,设置一个key,同时设置10分钟后过期, 我们在后台实现一个监听器,监听key的实效,监听到key失效时将后续逻辑加上。 当然我们也可以利用rabbitmq、activemq等消息中间件的延迟队列服务实现该需求。

分页、模糊搜索

redis的set集合中提供了一个zrangebylex方法,语法如下:

ZRANGEBYLEX key min max [LIMIT offset count]

通过ZRANGEBYLEX zset - + LIMIT 0 10 可以进行分页数据查询,其中- +表示获取全部数据

zrangebylex key min max 这个就可以返回字典区间的数据,利用这个特性可以进行模糊查询功能,这个也是目前我在redis中发现的唯一一个支持对存储内容进行模糊查询的特性。

点赞、好友等相互关系的存储

Redis set对外提供的功能与list类似是一个列表的功能,特殊之处在于set是可以自动排重的,当你需要存储一个列表数据,又不希望出现重复数据时,set是一个很好的选择,并且set提供了判断某个成员是否在一个set集合内的重要接口,这个也是list所不能提供的。 又或者在微博应用中,每个用户关注的人存在一个集合中,就很容易实现求两个人的共同好友功能。

这个在奶茶活动中有运用,就是利用set存储用户之间的点赞关联的,另外在点赞前判断是否点赞过就利用了sismember方法,当时这个接口的响应时间控制在10毫秒内,十分高效。

队列

集合中,就很容易实现求两个人的共同好友功能。

这个在奶茶活动中有运用,就是利用set存储用户之间的点赞关联的,另外在点赞前判断是否点赞过就利用了sismember方法,当时这个接口的响应时间控制在10毫秒内,十分高效。

队列

由于redis有list push和list pop这样的命令,所以能够很方便的执行队列操作。



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