写在前面

今天来继续学习 Redis。

Redis 持久化机制

快照 (Snapshot)

特点

快照持久化可以将某一时刻的所有数据写入硬盘，默认开启，保存为 .rdb 文件，也称为 RDB 持久化。

快照生成方式

客户端方式

1. BGSAVE

   • 使用 BGSAVE 命令创建快照，Redis 会创建一个子进程进行写入，父进程继续处理命令请求。
   • 名词解释: fork 是创建子进程的操作，初期父子进程共享内存，直到写操作发生才会分开。
     

2. SAVE

   • 使用 SAVE 命令创建快照，Redis 在快照创建期间会阻塞，不响应其他命令。
   • 注意: SAVE 命令会使 Redis 处于阻塞状态。
     

服务器配置自动触发

3. 满足配置自动触发

   • 在 redis.conf 中设置 save 配置选项，Redis 会在满足条件时自动触发 BGSAVE。
   • 设置多个 save 选项时，任意条件满足均会触发 BGSAVE。
     

4. 接收客户端 shutdown 指令

   • 执行 shutdown 指令时，Redis 会执行 SAVE 命令，然后关闭服务器。

配置生成快照名称和位置

1. 修改生成快照名称

   • dbfilename dump.rdb

2. 修改生成位置

   • dir ./
     

问题

快照可能导致数据丢失，尤其是在快照后有写操作而断电的情况下。

AOF 只追加日志文件

特点

将所有写命令记录到日志文件中，通过执行日志文件中的命令来恢复数据。

开启 AOF 持久化

在 redis.conf 中开启：

• appendonly yes
• appendfilename "appendonly.aof"
  

日志追加频率

1. always 【谨慎使用】

   • 每个写命令都同步写入硬盘，降低 Redis 性能，SSD 用户应慎用。

2. everysec 【推荐默认】

   • 每秒同步一次 AOF 文件，性能与无持久化时接近，最多丢失一秒数据。

3. no 【不推荐】

   • 由操作系统决定同步时间，不会影响 Redis 性能，但可能丢失不定数量的数据。

修改同步频率

• 修改 appendfsync 为 everysec、always 或 no。
  

AOF 文件的重写

AOF 文件会变大，Redis 提供 AOF 重写机制来压缩文件。

触发重写方式

1. 客户端方式触发

   • 执行 BGREWRITEAOF 命令，不会阻塞 Redis 服务。

2. 服务器配置自动触发

   • 配置 auto-aof-rewrite-percentage 和 auto-aof-rewrite-min-size 选项。
     

重写原理

7.0.0之前

重写流程

1. Redis 调用 fork，子进程重写 AOF 文件。
2. 父进程继续处理客户端请求，将写命令缓存。
3. 子进程完成重写后，父进程将缓存的写命令写入新文件。
4. 用新文件替换旧文件。

总结

可以同时使用 AOF 和快照持久化，也可以单独使用，具体选择取决于数据和应用的需求。持久化文件应定期备份。

常见问题

1. Redis 中持久化方案有几种？

   • 两种方案：RDB 快照持久化和 AOF 文件持久化。

2. 如何触发 RDB 持久化？几种方式？有什么区别？

   • BGSAVE: 创建子进程进行快照。
   • SAVE: 阻塞当前 Redis 实例，创建快照。
   • shutdown: 服务器关闭时自动执行 SAVE。
   • ctrl+c 或 kill -9: 直接停止进程，触发 SAVE。

3. AOF 持久化与 RDB 持久化的优缺点？

   • RDB: 启动快，可能丢失数据。
   • AOF: 数据持久性好，启动时性能差，文件变大。推荐结合使用。

4. Redis 7.0 之前和之后的重写机制？

   • 之前: 父进程将操作放到内存，子进程生成新 AOF 文件。
   • 之后: 使用多部分 AOF 文件，父进程写入新文件，子进程生成基础 AOF 文件和增量文件，原子替换。

5. 如何不让启动界面占用窗口？

   • 在 redis.conf 中设置 daemonize 为 yes。

位图 (Bitmap)

介绍

位图不是一种真正的数据类型，而是定义在字符串类型中的。一个字符串最多可以存储 512MB 的内容。

• 位上限: 2^(9(512) + 10(1024) + 10(1024) + 3(8b=1B)) = 2^32b

位操作命令

1. SETBIT

   • 说明: 设置某一位上的值。
   • 语法: SETBIT key offset value （offset 为位偏移量，从 0 开始）

2. GETBIT

   • 说明: 获取某一位上的值。
   • 语法: GETBIT key offset

3. BITPOS

   • 说明: 返回指定值 (0 或 1) 在指定区间上首次出现的下标。
   • 语法: BITPOS key bit [start] [end]
   • 查找范围:
     • 不指定范围：BITPOS key bit
     • 指定开始位置：BITPOS key bit start
     • 指定开始和结束位置：BITPOS key bit start end

4. BITOP

   • 说明: 对一个或多个保存二进制位的字符串进行位操作，并将结果保存到 destkey。
   • 操作类型:

     • AND: BITOP AND destkey key [key ...]
       

     • OR: BITOP OR destkey key [key ...]
       

     • XOR: BITOP XOR destkey key [key ...]
       

     • NOT: BITOP NOT destkey key
       

5. BITCOUNT

   • 说明: 统计指定区间内值为 1 的个数。
   • 语法: BITCOUNT key [start] [end]
   • 区间:
     • 正方向：BITCOUNT key start end（从左向右）
     • 负方向：BITCOUNT key start end（从右向左）
       

位图应用场景

1. 网站用户签到的天数统计

   • 用户 ID 为 key，天作为 offset，签到置为 1。
   • 例如，第 366 天签到，数据存储为 000000000000000。

2. 按天统计网站活跃用户

   • 天作为 key，用户 ID 为 offset，活跃用户置为 1。
   • 统计活跃用户数量：例如，50000000 用户分布在 366 天的数据大约为 2GB。

3. 用户在线状态和人数统计

   • 使用位图记录用户在线状态，可以有效统计当前在线人数和活动情况。

Java 操作 Redis

引入依赖

在 pom.xml 文件中添加 Jedis 连接依赖：

<dependency>
  <groupId>redis.clients</groupId>
  <artifactId>jedis</artifactId>
  <version>4.3.2</version>
</dependency>

创建 Jedis 对象

public static void main(String[] args) {
    // 1. 创建 Jedis 对象
    Jedis jedis = new Jedis("192.168.xxx.xxx", 7000);
    
    // 2. 选择操作的数据库，默认为 0 号库
    jedis.select(0);
    
    // 3. 执行相关操作
    // ...
    
    // 4. 释放资源
    jedis.close();
}

操作 Key 相关 API

1. DEL

   • 说明: 删除指定的 key。
   • 返回值: 被删除 key 的数量。

2. EXISTS

   • 说明: 检查 key 是否存在。
   • 返回值: 存在返回 1，不存在返回 0。

3. EXPIRE

   • 说明: 为已经存在的 key 设置过期时间。
   • 返回值: 设置成功返回 1，失败返回 0。
   • 扩展:
     • PEXPIRE: 毫秒级别。
     • PEXPIREAT: 指定时间戳。

4. KEYS

   • 说明: 返回符合模式的 key 列表。
   • 返回值: 符合模式的 key 列表。

5. MOVE

   • 说明: 将 key 移动到另一个数据库。
   • 返回值: 移动成功返回 1，失败返回 0。

6. TTL

   • 说明: 获取 key 的剩余生存时间。
   • 返回值:
     • 当 key 不存在时返回 -2。
     • 当 key 存在但没有设置剩余生存时间时返回 -1。
     • 否则，返回剩余生存时间（秒）。

7. PTTL

   • 说明: 获取 key 的剩余生存时间（毫秒级）。

8. RANDOMKEY

   • 说明: 返回一个随机的 key。
   • 返回值: 数据库不为空时返回一个 key，空时返回 null。

9. RENAME

   • 说明: 重命名 key。
   • 返回值: 成功返回 OK，失败返回错误信息。

10. TYPE

    • 说明: 获取 key 的数据类型。
    • 返回值: none (key 不存在)、string、list、set、zset、hash。

操作 String 相关 API

1. SET

   • 说明: 设置 key 的值。

2. GET

   • 说明: 获取 key 的值。

3. MSET

   • 说明: 批量设置多个 key 的值。

4. MGET

   • 说明: 批量获取多个 key 的值。
   • 返回值: 字符串列表。

5. GETSET

   • 说明: 获取 key 的值并设置新值。
   • 示例: GETSET age 24 返回原值，设置新值为 24。

6. STRLEN

   • 说明: 获取 key 对应字符串的长度。

7. APPEND

   • 说明: 追加字符串到 key 的值末尾。
   • 返回值: 修改后的长度。

8. GETRANGE

   • 说明: 获取 key 对应字符串的子串。
   • 示例: GETRANGE key 0 4 返回子串。

9. SETEX

   • 说明: 设置 key 的值并设置过期时间（秒）。
   • 示例: 10 秒后自动销毁。

10. PSETEX

    • 说明: 设置 key 的值并设置过期时间（毫秒）。

11. SETNX

    • 说明: 仅当 key 不存在时设置 key 的值。
    • 返回值: 已存在返回 0，不存在返回 1。

12. MSETNX

    • 说明: 批量设置多个 key 的值，仅当所有 key 都不存在时成功。
    • 返回值: 仅当所有 key 都不存在时成功。

13. DECR

    • 说明: 将 key 对应的值减 1。
    • 示例: DECR key 返回减少后的值。

14. DECRBY

    • 说明: 将 key 对应的值减指定的值。
    • 示例: DECRBY key 2 返回减少后的值。

15. INCR

    • 说明: 将 key 对应的值加 1。
    • 示例: INCR key 返回增加后的值。

16. INCRBY

    • 说明: 将 key 对应的值加指定的值。
    • 示例: INCRBY key 2 返回增加后的值。

17. INCRBYFLOAT

    • 说明: 将 key 对应的值按浮点数增加。
    • 示例: INCRBYFLOAT key 2.5 返回增加后的值。