Redis從入門到精通：初級篇

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Redis從入門到精通：初級篇

平時陸陸續續看了不少Redis的文章了，工作中也一直在用Redis，感覺是時候對過往Redis的所學進行一次系統性的總結。《Redis從入門到精通》系列會分為初級、中級、高級三篇，從淺入深講解Redis相關知識點。

在本文中，我們將看到以下內容：

• Redis簡介
• Redis安裝、啟動
• Redis登錄授權
• Redis配置文件redis.conf中參數詳細的一個解讀
• Redis性能測試

這些內容無關具體用法，作為一些初級的知識，系統地先認識一下Redis。

Redis簡介

Redis是一款開源的使用ANSI C語言編寫、遵守BSD協議、支持網路、可基於記憶體也可持久化的日誌型、Key-Value高性能資料庫。Redis與其他Key-Value緩存產品相比有以下三個特點：

• 支持數據持久化，可以將記憶體中的數據保存在磁碟中，重啟可再次載入使用
• 支持簡單的Key-Value類型的數據，同時還提供List、Set、Zset、Hash等數據結構的存儲
• 支持數據的備份，即Master-Slave模式的數據備份

同時，我們再看下Redis有什麼優勢：

• 讀速度為110000次/s，寫速度為81000次/s，性能極高
• 具有豐富的數據類型，這個上面已經提過了
• Redis所有操作都是原子的，意思是要麼成功執行要麼失敗完全不執行，多個操作也支持事務
• 豐富的特性，比如Redis支持publish/subscribe、notify、key過期等

Redis安裝、啟動

這次寫Redis系列的文章，LZ特意去阿裡雲上買了一個月的伺服器，操作系統是Linux，因為Redis項目本身不正式支持Windows系統。不過微軟開放技術小組開發和維護了Windows版本的Redis，下載地址為https://github.com/MicrosoftArchive/redis/releases，感興趣的可以自己去試下，LZ在自己筆記本上安裝啟動過，沒有問題，但就不細說了。

下麵說一下在Linux系統上安裝並啟動Redis的步驟（我的Redis安裝在/data/component/redis目錄下，每一步使用的命令標紅加粗）：

• 進入目錄，cd /data/component/redis
• 下載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寫這篇文章的時候，Redis最新版本為4.0.9，地址為http://download.redis.io/releases/redis-4.0.9.tar.gz，感興趣的朋友也可以用這個版本
• 解壓下載下來的tar包，tar -zxvf redis-3.2.11.tar.gz，解壓完畢的文件夾名稱為redis-3.2.11
• 進入redis-3.2.11，cd redis-3.2.11
• 由於我們下載下來的是源文件，因此使用make命令對源文件進行一個構建，構建完畢我們會發現src目錄下多出了redis-benchmark、redis-check-aof、redis-check-rdb、redis-cli、redis-sentinel、redis-server幾個可執行文件，這幾個可執行文件後面會說到
• 由於上述幾個命令在/data/component/redis/redis-3.2.11/src目錄下，為了更方便地使用這幾個命令而不需要指定全路徑，配置一下環境變數。這裡我是以非root用戶進行登錄的，因此配置用戶變數，先執行cd命令回到初始目錄，再vi ./.bash_profile，在path這一行加入PATH=$PATH:$HOME/.local/bin:$HOME/bin:/data/component/redis/redis-3.2.11/src，使用:wq保存並退出
• 使環境變數生效，執行source ./.bash_profile
• 使用redis-server即可啟動redis，redis-server /data/component/redis/redis-3.2.11/redis.conf

不過這個時候我們的啟動稍微有點問題，不是後臺啟動的，即ctrl+c之後Redis就停了：

為瞭解決這個問題，我們需要修改一下redis.conf，將Redis設置為以守護進程的方式進行啟動，打開redis.conf，找到daemonize，將其設置為yes即可：

這個時候先關閉一下再啟動，Redis就在後臺自動運行了，關閉Redis有兩種方式：

• redis-cli shutdown，這是種安全關閉redis的方式，但這種寫法只適用於沒有配置密碼的場景，比較不安全，配置密碼下一部分會講
• kill -9 pid，這種方式就是強制關閉，可能會造成數據未保存

重啟後，我們可以使用ps -ef | grep redis，netstat -ant | grep 6379命令來驗證Redis已經啟動。

Redis登錄授權

上面我們安裝了Redis，但這種方式是非常不安全的，因為沒有密碼，這樣任何連接上Redis伺服器的用戶都可以對Redis執行操作，所以這一部分我們來講一下給Redis設置密碼。

打開redis.conf，找到"requirepass"部分，打開原本關閉的註釋，替換一下自己想要的密碼即可：

重啟Redis，授權登錄有兩種做法：

• 連接的時候直接指定密碼，redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 -a 123456
  
• 連接後授權，redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379，auth 123456

在配置了密碼的情況下，沒有進行授權，那麼對Redis發送的命令，將返回"(error) NOAUTH Authentication required."。

Redis配置文件redis.conf

上面兩小節，設置使用守護線程啟動、設置密碼，都需要修改redis.conf，說明redis.conf是Redis核心的配置文件，本小節我們來看一下redis.conf中一些常用配置：

以上把redis.conf裡面幾乎所有的配置都寫了一遍（除了ADVANCED CONFIG部分），感覺其他博客很少有看到比我這個還全的了^_^，給大家作為參考吧。

Redis性能測試

之前說過Redis在make之後有一個redis-benchmark，這個就是Redis提供用於做性能測試的，它可以用來模擬N個客戶端同時發出M個請求。首先看一下redis-benchmark自帶的一些參數：

拋開配置只談性能的都是耍流氓，說一下我買的阿裡雲伺服器的配置：

• 單核CPU，CPU類型為Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2682 v4 @ 2.50GHz
• 記憶體4G
• 帶寬1M
• 操作系統為Centos7

首先我們運行最簡單的redis-benchmark -q，運行結果為：

列印了每個命令的QPS，看到基本都在讀寫速度基本都在100000次/s以上。

接著換一個命令進行測試，因為實際場景中我們的Key和Value一定是非常豐富的，不可能是單一的Key和單一的Value，因此接著去的測試使用-r模擬value到100000且將運行次數提高到1000000次，具體命令為redis-benchmark -q -r 100000 -n 1000000，運行結果為：

看到整個讀寫效率基本都在110000次/s以上，證明瞭讀寫的高效率。

簡單對於Redis的性能測試就到這兒，這個測試結果看起來很美，但是實際應用卻完全不是，主要體現在以下幾點：

• 網路與帶寬，這是現實中最主要的影響因素，上面的測試還是太過於低級，現實使用中Redis裡面存一個用戶信息、訂單信息，幾KB的大小，100000qps根本不可能大家可以算算需要多大的帶寬，粗粗算一下超過1個G吧，很多線上服務的帶寬根本達不到1G/s，所以Redis的吞吐量最先會被網路帶寬限制住
• Redis由於是單線程模型，因此CPU性能非常重要，尤其是大緩存的快速CPU，我這裡的CPU上面寫過了，Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2682 v4 @ 2.50GHz總體還是可以的
• 客戶端連接數，上面使用了預設的連接數50，實際上10W、20W甚至100W+呢？不過得益於epoll模型，整個下降的可以接受，下麵有一張連接數和qps的關係，我也是網上找來的
• RDB和AOF可能會對Redis造成的阻塞並未考慮進去
• 儘可能使用大記憶體，避免SWAP

無論如何，總而言之，Redis整個性能是非常不錯的，個人認為如果要選一款存儲系統，那麼Redis應當是首選。