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<h1><center>Redis数据库缓存技术</center></h1>
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**作者：行癫（盗版必究）**
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## 一：缓存服务器简介
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#### 1.简介
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许多Web应用都将数据保存到 RDBMS（关系数据库管理系统）中，应用服务器从中读取数据并在浏览器中显示。但随着数据量的增大、访问的集中，就会出现RDBMS的负担加重、数据库响应恶化、 网站显示延迟等重大影响。Memcached/redis是高性能的分布式内存缓存服务器,通过缓存数据库查询结果，减少数据库访问次数，以提高动态Web等应用的速度、 提高可扩展性。
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#### 2.NoSql产品
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产品: redis,mongodb,memcached
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名词解释：非关系型数据库
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以键值对的方式存储数据---（Key-Value）的形式
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#### 3.NoSql的优点
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高可扩展性
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分布式计算
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低成本
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架构的灵活性，半结构化数据
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没有复杂的关系
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#### 4.NoSql的缺点
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没有标准化
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有限的查询功能
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不直观的程序
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#### 5.作用
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加快访问速度 ,缓解数据库压力
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注意：
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非关系型数据库严格上不是一种数据库，应该是一种数据结构化存储方法的集合，可以是文档或者键值对等
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## 二：Redis基础
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#### 1.简介
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redis是一个开源的、使用C语言编写的、支持网络交互的、可基于内存也可持久化的Key-Value数据库
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redis的官网：redis.io 注:域名后缀io属于国家域名，是british Indian Ocean territory，即英属印度洋领地
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#### 2.帮助
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官方网站：https://redis.io
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官方各版本下载地址：http://download.redis.io/releases/
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Redis 中文命令参考：http://redisdoc.com
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中文网站1：http://redis.cn
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中文网站2：http://www.redis.net.cn
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#### 3.特点
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丰富的数据结构 list,set,hash等数据结构的存储
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支持持久化
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支持事务 “一个完整的动作，要么全部执行，要么什么也没有做”
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支持主从支持高可用，支持分布式分片集群
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## 三：Redis部署
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#### 1.yum安装
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安装仓库
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```shell
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[root@xingdian ~]# yum install http://rpms.famillecollet.com/enterprise/remi-release-7.rpm -y
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```
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安装redis
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```shell
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[root@xingdian ~]# yum --enablerepo=remi install redis -y
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```
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启动和开机启动
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```shell
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[root@xingdian ~]# systemctl start redis
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[root@xingdian ~]# systemctl enable redis
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```
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设置redis.conf,允许远程登录
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```shell
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[root@xingdian ~]# vim /etc/redis.conf
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bind 127.0.0.1 改为 bind 0.0.0.0 (可选)
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```
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登录
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```shell
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[root@xingdian ~]# systemctl restart redis
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[root@xingdian ~]# redis-cli
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127.0.0.1:6379> ping
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PONG
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127.0.0.1:6379> set name xingdian
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OK
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127.0.0.1:6379> get name
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"xingdian"
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127.0.0.1:6379>
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```
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#### 2.编译安装
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下载源码包
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```shell
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[root@xingdian ~]# wget https://download.redis.io/redis-stable.tar.gz
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[root@xingdian ~]# tar xf redis-stable.tar.gz -C /usr/local/
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```
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安装编译所需软件
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```shell
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[root@xingdian ~]# yum install -y gcc-c++ autoconf automake make
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```
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编译
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```shell
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[root@xingdian redis-stable]# make
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```
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安装
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|
```shell
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[root@xingdian redis-stable]# make install
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```
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启动
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```shell
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[root@xingdian redis-stable]# cd src/
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[root@xingdian src]# ./redis-server &
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```
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## 四：Redis使用
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#### 1.redis相关工具
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```shell
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./redis-benchmark #用于进行redis性能测试的工具
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./redis-check-rdb #用于修复出问题的dump.rdb文件
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./redis-cli #redis的客户端
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./redis-server #redis的服务端
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./redis-check-aof #用于修复出问题的AOF文件
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./redis-sentinel #用于集群管理
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```
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#### 2.redis配置文件部分
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```shell
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1、是否后台运行
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daemonize no/yes
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2、默认端口
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port 6379
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3、AOF 日志开关是否打开
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appendonly no/yes
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4、日志文件位置
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logfile /var/log/redis.log
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5、RDB 持久化数据文件
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dbfilename dump.rdb
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6、指定IP进行监听
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bind 10.0.0.51 ip2 ip3 ip4
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7、禁止protected-mode
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protected-mode yes/no （保护模式，是否只允许本地访问）
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8、增加requirepass {password}
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requirepass root9、在redis-cli中使用
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```
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#### 3.数据持久化
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开启持久化功能后，重启redis后，数据会自动通过持久化文件恢复
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redis提供了两种持久化的方式，分别是RDB（Redis DataBase）和AOF（Append Only File仅追加文件）
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方式一：RDB
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RDB（Redis DataBase）：是在不同的时间点，将redis存储的数据生成快照并存储到磁盘等介质上
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特点:
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1.周期性
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2.不影响数据写入 ；RDB会启动子进程，备份所有数据。当前进程，继续提供数据的读写。当备份完成，才替换老的备份文件
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3.高效；一次性还原所有数据
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4.完整性较差 #故障点到上一次备份，之间的数据无法恢复
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方式二：AOF
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AOF（Append Only File）则是换了一个角度来实现持久化，那就是将redis执行过的所有写指令记录下来，在下次redis重新启动时，只要把这些写指令从前到后再重复执行一遍，就可以实现数据恢复了
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特点:
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1.实时性
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2.完整性较好
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3.体积大；记录数据的指令，删除数据的指令都会被记录下来
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注意：
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RDB和AOF两种方式可以同时使用，如果redis重启的，优先采用AOF方式进行数据恢复，这是因为AOF方式的数据恢复完整度更高
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如果你没有数据持久化的需求，也完全可以关闭RDB和AOF方式，这样的话，redis将变成一个纯内存数据库，就像memcache一样
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如何选择：
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缓存：不用开启任何持久方式
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双开:因RDB数据不实时，但同时使用两者时服务器只会找AOF文件,所以RDB留作万一的手段
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对于我们应该选择RDB还是AOF，官方的建议是两个同时使用。这样可以提供更可靠的持久化方案
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写入速度快 ------------AOF
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写入速度慢 ------------RDB
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#### 4.持久化配置
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1.RDB默认开启
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```shell
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[root@redis-master src]# cd ..
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[root@redis-master redis]# vim redis.conf
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#dbfilename：持久化数据存储在本地的文件
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dbfilename dump.rdb
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#dir：持久化数据存储在本地的路径
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dir /data/application/redis/data
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##snapshot触发的时机，save <seconds> <changes>
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##如下为900秒后，至少有一个变更操作，才会snapshot
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##对于此值的设置，需要谨慎，评估系统的变更操作密集程度
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##可以通过“save “””来关闭snapshot功能
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#save时间，以下分别表示更改了1个key时间隔900s进行持久化存储；更改了10个key300s进行存储；更改10000个key60s进行存储。
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save 900 1
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save 300 10
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save 60 10000
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##当snapshot时出现错误无法继续时，是否阻塞客户端“变更操作”，“错误”可能因为磁盘已满/磁盘故障/OS级别异常等
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stop-writes-on-bgsave-error yes
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##是否启用rdb文件压缩，默认为“yes”，压缩往往意味着“额外的cpu消耗”，同时也意味这较小的文件尺寸以及较短的网络传输时间
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rdbcompression yes
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```
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2.客户端使用命令进行持久化save存储
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```shell
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方式一
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[root@redis-master src]# ./redis-cli -h 192.168.246.202 -p 6379 save #前台进行存储
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OK
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方式二
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./redis-cli -h ip -p port bgsave #后台进行存储
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```
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3.AOF 持久化配置
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```shell
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appendonly yes/no 是否打开aof日志功能
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appendfsync always 每1个命令,都立即同步到aof
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appendfsync everysec 每秒写1次
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appendfsync no 写入工作交给操作系统,由操作系统判断缓冲区大小,统一写入到aof.
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高级参数:
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no-appendfsync-on-rewrite yes/no 正在导出rdb快照的过程中,要不要停止同步 aof
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auto-aof-rewrite-percentage 100 aof文件大小比起上次重写时的大小,增长率100%时重写,缺点:业务开始的时候，会重复重写多次。
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auto-aof-rewrite-min-size 64mb aof文件,至少超过64M时,重写
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```
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4.RDB 到 AOF 切换
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1、为最新的 dump.rdb 文件创建一个备份。
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2、将备份放到一个安全的地方。
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3、执行以下两条命令:
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```shell
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redis-cli config set appendonly yes
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redis-cli config set save “”
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```
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4、确保写命令会被正确地追加到 AOF 文件的末尾
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注意:
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执行的第一条命令开启了 AOF 功能： Redis 会阻塞直到初始 AOF 文件创建完成为止， 之后 Redis 会继续处理命令请求， 并开始将写入命令追加到 AOF 文件末尾
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执行的第二条命令用于关闭 RDB 功能。 这一步是可选的， 如果你愿意的话， 也可以同时使用 RDB 和 AOF 这两种持久化功能
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别忘了在 redis.conf 中打开 AOF 功能！ 否则的话， 服务器重启之后， 之前通过 CONFIG SET 设置的配置不会生效， 程序会按原来的配置来启动服务器
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#### 5.数据恢复
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将数据拷贝到另外一台新的服务器
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先将新机器的redis停止,将数据拷贝到新机器定义的目录下,并覆盖原有的数据
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```
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[root@xingdian-server-12 ~]# systemctl start redis
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[root@xingdian-server-12 ~]# redis-cli
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127.0.0.1:6379> get diandian
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"xingdian"
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```
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## 五：Redis数据类型
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#### 1.基本数据类型
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| **类型** | **说明** |
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| -------------------- | ------------------------------------------------------------ |
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| String 字符串 | Redis 字符串数据类型的相关命令用于管理 redis 字符串值 |
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| Hash 哈希 | Redis hash 是一个string类型的field和value的映射表，hash特别适合用于存储对象。Redis 中每个 hash 可以存储 （2的32次方）2^32 - 1 键值对（40多亿）。 |
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| List 列表 | Redis列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边） 一个列表最多可以包含 2^32 - 1 个元素 (4294967295, 每个列表超过40亿个元素)。 |
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| Set 集合 | Redis 的 Set 是 String 类型的无序集合。集合成员是唯一的，这就意味着集合中不能出现重复的数据。 |
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| Sorted set 有序集合 | Redis 有序集合和集合一样也是string类型元素的集合,且不允许重复的成员。 |
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#### 2.Redis 命令介绍
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```shell
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127.0.0.1:6379> help
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redis-cli 6.0.7
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To get help about Redis commands type:
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"help @<group>" to get a list of commands in <group>
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"help <command>" for help on <command>
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"help <tab>" to get a list of possible help topics
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"quit" to exit
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To set redis-cli preferences:
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":set hints" enable online hints
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":set nohints" disable online hints
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Set your preferences in ~/.redisclirc
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```
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根据输出可以看到 help 命令有三种用法
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```shell
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“help @<group>” to get a list of commands in <group>,
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”help <command>” for help on <command>,
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”help <tab>” to get a list of possible help topics
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```
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**help @ 查看命令组的帮助**
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help [@generic](https://my.oschina.net/generic) 查看通用组的命令包括del，dump…等等通用命令
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help [@string](https://my.oschina.net/u/146445) 查看字符串组命令。还可以查看其他组的命令如help [@list](https://my.oschina.net/u/587374)， help [@set](https://my.oschina.net/rosetta), help @sorted_set,help @hash 等等
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查看所有的分组可以通过help <tab>提示
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```
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127.0.0.1:6379> help @generic
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DEL key [key ...]
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summary: Delete a key
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since: 1.0.0
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DUMP key
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summary: Return a serialized version of the value stored at the specified key.
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since: 2.6.0
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EXISTS key [key ...]
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summary: Determine if a key exists
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since: 1.0.0
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EXPIRE key seconds
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summary: Set a key's time to live in seconds
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since: 1.0.0
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EXPIREAT key timestamp
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summary: Set the expiration for a key as a UNIX timestamp
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since: 1.2.0
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KEYS pattern
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summary: Find all keys matching the given pattern
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since: 1.0.0
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MIGRATE host port key| destination-db timeout [COPY] [REPLACE] [AUTH password] [KEYS key]
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|
summary: Atomically transfer a key from a Redis instance to another one.
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since: 2.6.0
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MOVE key db
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|
summary: Move a key to another database
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since: 1.0.0
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OBJECT subcommand [arguments [arguments ...]]
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summary: Inspect the internals of Redis objects
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since: 2.2.3
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PERSIST key
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summary: Remove the expiration from a key
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since: 2.2.0
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PEXPIRE key milliseconds
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|
summary: Set a key's time to live in milliseconds
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since: 2.6.0
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PEXPIREAT key milliseconds-timestamp
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|
summary: Set the expiration for a key as a UNIX timestamp specified in milliseconds
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since: 2.6.0
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PTTL key
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|
summary: Get the time to live for a key in milliseconds
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since: 2.6.0
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RANDOMKEY -
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summary: Return a random key from the keyspace
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since: 1.0.0
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RENAME key newkey
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summary: Rename a key
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since: 1.0.0
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RENAMENX key newkey
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summary: Rename a key, only if the new key does not exist
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since: 1.0.0
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RESTORE key ttl serialized-value [REPLACE] [ABSTTL] [IDLETIME seconds] [FREQ frequency]
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summary: Create a key using the provided serialized value, previously obtained using DUMP.
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since: 2.6.0
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SCAN cursor [MATCH pattern] [COUNT count] [TYPE type]
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summary: Incrementally iterate the keys space
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since: 2.8.0
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SORT key [BY pattern] [LIMIT offset count] [GET pattern [GET pattern ...]] [ASC|DESC] [ALPHA] [STORE destination]
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summary: Sort the elements in a list, set or sorted set
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since: 1.0.0
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TOUCH key [key ...]
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summary: Alters the last access time of a key(s). Returns the number of existing keys specified.
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since: 3.2.1
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TTL key
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summary: Get the time to live for a key
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since: 1.0.0
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TYPE key
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summary: Determine the type stored at key
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since: 1.0.0
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UNLINK key [key ...]
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summary: Delete a key asynchronously in another thread. Otherwise it is just as DEL, but non blocking.
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since: 4.0.0
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WAIT numreplicas timeout
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summary: Wait for the synchronous replication of all the write commands sent in the context of the current connection
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since: 3.0.0
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GEORADIUSBYMEMBER_RO key arg arg arg ...options...
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summary: Help not available
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since: not known
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SUBSTR key arg arg
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summary: Help not available
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since: not known
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PFDEBUG arg arg ...options...
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summary: Help not available
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since: not known
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BITFIELD_RO key ...options...
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summary: Help not available
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since: not known
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HOST: ...options...
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summary: Help not available
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since: not known
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XSETID key arg
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summary: Help not available
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since: not known
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ASKING
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summary: Help not available
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since: not known
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GEORADIUS_RO key arg arg arg arg ...options...
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summary: Help not available
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since: not known
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REPLCONF ...options...
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summary: Help not available
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since: not known
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PFSELFTEST
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summary: Help not available
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since: not known
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RESTORE-ASKING key arg arg ...options...
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summary: Help not available
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since: not known
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POST ...options...
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summary: Help not available
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since: not known
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```
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**help 查看具体命令的用法**
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help 具体命令可以查看命令的用法描述，命令从那个版本开始，命令属于哪个组等信息。如 help get
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```shell
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127.0.0.1:6379> help get
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GET key
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summary: Get the value of a key
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since: 1.0.0
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group: string
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```
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**help help后面参数提示补全**
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help 之后按tab按键可提示参数。在命令行下 tab按键相信是用的最多的一个按键
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help 空格之后一直按tab,可按顺序查看到所有可能的组和命令。也可输入需要查询的@组或命令的前缀再按tab补全
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#### 3.Redis 全局 Key 操作
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| **命令** | **含义** |
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| --------------- | --------------------------- |
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| KEYS * | 查看KEY支持通配符 |
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| DEL | 删除给定的一个或多个key |
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| EXISTS | 检查是否存在 |
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| RENAME | 变更KEY名 |
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| SORT | 键值排序，有非数字时报错 |
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| TYPE | 返回键所存储值的类型 |
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| DUMP RESTORE | 序例化与反序列化 |
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| EXPIRE\ PEXPIRE | 以秒\毫秒设定生存时间 |
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| TTL\ PTTL | 以秒\毫秒为单位返回生存时间 |
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| PERSIST | 取消生时间设置 |
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| RANDOMKEY | 返回数据库中的任意键 |
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1、del 命令
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del 命令用来 删除指定的一个或多个 key
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删除一个 key
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```shell
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127.0.0.1:6379> set test 1234
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127.0.0.1:6379> del test
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```
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删除多个 key
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```shell
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127.0.0.1:6379> mset test1 1111 test2 2222
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127.0.0.1:6379> del test1 test2
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```
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2、exists 命令
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exists 命令用来查询 key 是否存在
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```shell
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127.0.0.1:6379> mset test1 1111 test2 2222
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192.168.152.133:6379> EXISTS test1
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(integer) 1
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```
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3、expire 命令
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expire 命令用来 设置 key 的过期秒数
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```shell
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127.0.0.1:6379> get test1
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```
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与 expire 命令相关的命令有三个，分别是：
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expireat 命令用来 设置一个 UNIX 时间戳的过期时间, （从1970年1月1日0时0分0秒到你设置过期的秒数）
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```shell
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127.0.0.1:6379> EXPIREAT test2 1592965943
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(integer) 1
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```
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pexpire 命令用来 设置 key 的有效时间以毫秒为单位
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```shell
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127.0.0.1:6379> EXPIRE test3 100
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(integer) 1
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127.0.0.1:6379> ttl test3
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(integer) 94
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127.0.0.1:6379> pttl test3
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(integer) 89235
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```
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pexpireat 命令用来 设置 key 的到期 UNIX 时间戳以毫秒为单位
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```shell
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127.0.0.1:6379> PEXPIREAT test3 1592965943000
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(integer) 1
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192.168.152.133:6379> ttl test3
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(integer) 365
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```
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4、keys 命令
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keys 命令用来 查找所有匹配给定的模式的键
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```shell
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127.0.0.1:6379> keys *
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1) "a"
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2) "test"
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3) "test1"
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4) "name"
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```
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在 Redis 中是支持模糊查询的，它有 3 个通配符，分别是：*、 ? 和 []
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*：通配任意多个字符
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?：通配单个字符
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[]：通配括号内的某 1 个字符
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[] 的用法如下:
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```shell
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127.0.0.1:6379> keys *[s]*
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1) "test"
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2) "test1"
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127.0.0.1:6379> keys *[a]*
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1) "a"
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2) "name"
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```
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? 的用法如下:
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```shell
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127.0.0.1:6379> set a bbb
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|
OK
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127.0.0.1:6379> keys ?
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1) "a"
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```
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5.ttl 命令
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ttl 命令用来 获取 key 的有效时间（单位：秒）
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```shell
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127.0.0.1:6379> get test1
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```
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上面的命令是，我们用 expire 对一个 key 设置一个过期时间，然后使用 ttl 观察它的剩余时间
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ttl 一个 key，如果返回 -1，则说明该 key 不会过期
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ttl 一个 key，如果返回 -2，则说明没有指定的 key
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与 ttl 相关的命令是 pttl 命令，它用来 获取 key 的有效毫秒数
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#### 4.数据类型
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string是redis最基本的类型，一个key对应一个value。一个键最大能存储 512MB
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Redis中的Hashes类型看成具有String Key和String Value的map容器；所以该类型非常适合于存储值对象的信息。如Username、Password和Age等。如果Hash中包含很少的字段，那么该类型的数据也将仅占用很少的磁盘空间。每一个Hash可以存储995701749 个键值对
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List类型是按照插入顺序排序的字符串链表。和数据结构中的普通链表一样，我们可以在其头部(left)和尾部(right)添加新的元素
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Set类型看作为没有排序的字符集合。Set可包含的最大元素数量是4294967295
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Sorted-Sets中的每一个成员都会有一个分数(score)与之关联，Redis正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。成员是唯一的，但是分数(score)却是可以重复的
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扩展链接地址：https://docs.qq.com/doc/DQ0ZIQ0l4eWRkdm1J
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