Redis持久化等高级特性

 

redis的事务（transaction）

redis中的事务是一组命令的集合。事务同命令一样都是redis的最小执行单元。一组事务中的命令要么都执行，要么都不执行。(例如：转账)

原理：
先将属于一个事务的命令发送给redis进行缓存，最后再让redis依次执行这些命令。
 
应用场景：
一组命令必须同时都执行，或者都不执行。
我们想要保证一组命令在执行的过程之中不被其它命令插入。
 
命令：
[python] view plain copy multi    //事务开始  
.....  
exec     //事务结束，开始执行事务中的命令  
discard     //放弃事务  

错误处理
1：语法错误：致命的错误，事务中的所有命令都不会执行
2：运行错误：不会影响事务中其他命令的执行
 
Redis 不支持回滚（roll back）
正因为redis不支持回滚功能，才使得redis在事务上可以保持简洁和快速。
 
watch命令
作用：监控一个或者多个键，当被监控的键值被修改后阻止之后的一个事务的执行。
但是不能保证其它客户端不修改这一键值，所以我们需要在事务执行失败后重新执行事务中的命令。
注意：执行完事务的exec命令之后，watch就会取消对所有键值的监控
unwatch：取消监控
 
 操作图示：



 

redis持久化（persistence）

redis支持两种方式的持久化，可以单独使用或者结合起来使用。
第一种：RDB方式（redis默认的持久化方式）
第二种：AOF方式
 
 

redis持久化之RDB

rdb方式的持久化是通过快照完成的，当符合一定条件时redis会自动将内存中的所有数据执行快照操作并存储到硬盘上。默认存储在dump.rdb文件中。(文件名在配置文件中dbfilename)
 
redis进行快照的时机（在配置文件redis.conf中）
[java] view plain copy save 900 1  //表示900秒内至少一个键被更改则进行快照。  
save 300 10  //表示300秒内10条被更改则快照  
save 60 10000  //60秒内10000条  

Redis自动实现快照的过程
1、redis使用fork函数复制一份当前进程的副本(子进程)
2、父进程继续接收并处理客户端发来的命令，而子进程开始将内存中的数据写入硬盘中的临时文件
3、当子进程写入完所有数据后会用该临时文件替换旧的RDB文件，至此，一次快照操作完成。
 
注意：redis在进行快照的过程中不会修改RDB文件，只有快照结束后才会将旧的文件替换成新的，也就是说任何时候RDB文件都是完整的。
这就使得我们可以通过定时备份RDB文件来实现redis数据库的备份
RDB文件是经过压缩的二进制文件，占用的空间会小于内存中的数据，更加利于传输。
 
手动执行save或者bgsave命令让redis执行快照。
两个命令的区别在于，save是由主进程进行快照操作，会阻塞其它请求。bgsave是由redis执行fork函数复制出一个子进程来进行快照操作。

文件修复：
[python] view plain copy redis-check-dump  

rdb的优缺点
优点：由于存储的有数据快照文件，恢复数据很方便。
缺点：会丢失最后一次快照以后更改的所有数据。
 

 

redis持久化之AOF

 
aof方式的持久化是通过日志文件的方式。默认情况下redis没有开启aof，可以通过参数appendonly参数开启。
[python] view plain copy appendonly yes  

aof文件的保存位置和rdb文件的位置相同，都是dir参数设置的，默认的文件名是appendonly.aof，可以通过appendfilename参数修改
[python] view plain copy appendfilename appendonly.aof  
 redis写命令同步的时机
[python] view plain copy appendfsync always 每次都会执行  
appendfsync everysec 默认 每秒执行一次同步操作（推荐，默认）  
appendfsync no不主动进行同步，由操作系统来做，30秒一次  
 aof日志文件重写
[python] view plain copy auto-aof-rewrite-percentage 100(当目前aof文件大小超过上一次重写时的aof文件大小的百分之多少时会再次进行重写，如果之前没有重写，则以启动时的aof文件大小为依据)  
auto-aof-rewrite-min-size 64mb  
 手动执行bgrewriteaof进行重写
重写的过程只和内存中的数据有关，和之前的aof文件无关。
所谓的“重写”其实是一个有歧义的词语， 实际上， AOF 重写并不需要对原有的 AOF 文件进行任何写入和读取， 它针对的是数据库中键的当前值。
 
文件修复：
[python] view plain copy redis-check-aof  

动态切换redis持久方式，从 RDB 切换到 AOF（支持Redis 2.2及以上）
[python] view plain copy CONFIG SET appendonly yes  
CONFIG SET save ""（可选）  
 
注意：
1、当redis启动时，如果rdb持久化和aof持久化都打开了，那么程序会优先使用aof方式来恢复数据集，因为aof方式所保存的数据通常是最完整的。如果aof文件丢失了，则启动之后数据库内容为空。
2、如果想把正在运行的redis数据库，从RDB切换到AOF，建议先使用动态切换方式，再修改配置文件，重启数据库。(不能自己修改配置文件，重启数据库，否则数据库中数据就为空了。)
 
 
 

redis中的config命令

 
使用config set可以动态设置参数信息，服务器重启之后就失效了。
[python] view plain copy config set appendonly yes  
config set save "90 1 30 10 60 100"  

使用config get可以查看所有可以使用config set命令设置的参数
[python] view plain copy config get *  

使用config rewrite命令对启动 Redis 服务器时所指定的 redis.conf 文件进行改写(Redis 2.8 及以上版本才可以使用)，主要是把使用config set动态指定的命令保存到配置文件中。
[python] view plain copy config rewrite  

注意：config rewrite命令对 redis.conf 文件的重写是原子性的， 并且是一致的： 如果重写出错或重写期间服务器崩溃， 那么重写失败， 原有 redis.conf 文件不会被修改。 如果重写成功， 那么 redis.conf 文件为重写后的新文件。
 
 
 

redis的安全策略

 
设置数据库密码
修改配置
[python] view plain copy requirepass password  

验证密码
[python] view plain copy auth password  

bind参数（可以让数据库只能在指定IP下访问）
[python] view plain copy bind 127.0.0.1  

命令重命名
修改命令的名称
[python] view plain copy rename-command flushall cleanall  

禁用命令 
[python] view plain copy rename-command flushall ""  

 
 
 

redis工具

redis-cli  命令行
[python] view plain copy info/monitor(调试命令)  

Redisclient（redis数据库可视化工具，不怎么实用） http://www.oschina.net/news/53391/redisclient-1-0 http://www.oschina.net/news/55634/redisclient-2-0
 


 
 

redis info命令

以一种易于解释（parse）且易于阅读的格式，返回关于 Redis 服务器的各种信息和统计数值。
通过给定可选的参数 section ，可以让命令只返回某一部分的信息：
 
内容过多，详细参考
http://redisdoc.com/server/info.html
 
 
 

redis内存占用情况

测试情况：
100万个键值对（键是0到999999值是字符串“hello world”）在32位操作系统的笔记本上 用了100MB
使用64位的操作系统的话，相对来说占用的内存会多一点，这是因为64位的系统里指针占用了8个字节，但是64位系统也能支持更大的内存，所以运行大型的redis服务还是建议使用64位服务器
 

 

Redis实例最多存keys数

 
理论上Redis可以处理多达2的32次方的keys，并且在实际中进行了测试，每个实例至少存放了2亿5千万的keys
也可以说Redis的存储极限是系统中的可用内存值。
 
 
 
 

redis优化1

 
精简键名和键值
键名：尽量精简，但是也不能单纯为了节约空间而使用不易理解的键名。
键值：对于键值的数量固定的话可以使用0和1这样的数字来表示，（例如：male/female、right/wrong）
当业务场景不需要数据持久化时，关闭所有的持久化方式可以获得最佳的性能

内部编码优化（大家可以自己了解）
redis为每种数据类型都提供了两种内部编码方式，在不同的情况下redis会自动调整合适的编码方式。（如图所示）
 


SLOWLOG [get/reset/len]
[python] view plain copy slowlog-log-slower-than  //它决定要对执行时间大于多少微秒(microsecond，1秒 = 1,000,000 微秒)的命令进行记录  
slowlog-max-len   //它决定 slowlog 最多能保存多少条日志  
当发现redis性能下降的时候可以查看下是哪些命令导致的
 
 
 

redis优化2

 
修改linux内核内存分配策略
原因：
redis在运行过程中可能会出现下面问题
错误日志：
[java] view plain copy WARNING overcommit_memory is set to 0! Background save may fail under low memory condition. To fix this issue add 'vm.overcommit_memory = 1' to /etc/sysctl.conf and then reboot or run the command 'sysctl vm.overcommit_memory=1'  

redis在备份数据的时候，会fork出一个子进程，理论上child进程所占用的内存和parent是一样的，比如parent占用的内存为8G，这个时候也要同样分配8G的内存给child,如果内存无法负担，往往会造成redis服务器的down机或者IO负载过高，效率下降。所以内存分配策略应该设置为 1（表示内核允许分配所有的物理内存，而不管当前的内存状态如何）。
内存分配策略有三种
可选值：0、1、2。
0， 表示内核将检查是否有足够的可用内存供应用进程使用；如果有足够的可用内存，内存申请允许；否则，内存申请失败，并把错误返回给应用进程。
1， 不管需要多少内存，都允许申请。
2， 只允许分配物理内存和交换内存的大小。(交换内存一般是物理内存的一半)
 
向/etc/sysctl.conf添加
[python] view plain copy vm.overcommit_memory = 1    //然后重启服务器  
或者执行
[python] view plain copy sysctl vm.overcommit_memory=1   //立即生效  

问题图示：



 

redis优化3

关闭Transparent Huge Pages(THP)
THP会造成内存锁影响redis性能，建议关闭
[python] view plain copy Transparent HugePages ：用来提高内存管理的性能  
Transparent Huge Pages在32位的RHEL 6中是不支持的  

使用root用户执行下面命令
[python] view plain copy echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled  

把这条命令添加到这个文件中/etc/rc.local
 



 

redis优化4

修改linux中TCP 监听的最大容纳数量
在高并发环境下你需要一个高backlog值来避免慢客户端连接问题。注意Linux内核默默地将这个值减小到/proc/sys/net/core/somaxconn的值，所以需要确认增大somaxconn和tcp_max_syn_backlog两个值来达到想要的效果。
[python] view plain copy echo 511 > /proc/sys/net/core/somaxconn  
注意：这个参数并不是限制redis的最大链接数。如果想限制redis的最大连接数需要修改maxclients，默认最大连接数为10000。



 

redis优化5

 
限制redis的内存大小
通过redis的info命令查看内存使用情况
如果不设置maxmemory或者设置为0，64位系统不限制内存，32位系统最多使用3GB内存。
修改配置文件中的maxmemory和maxmemory-policy
[python] view plain copy maxmemory：最大内存  
maxmemory-policy：内存不足时,数据清除策略  

如果可以确定数据总量不大，并且内存足够的情况下不需要限制redis使用的内存大小。如果数据量不可预估，并且内存也有限的话，尽量限制下redis使用的内存大小，这样可以避免redis使用swap分区或者出现OOM错误。
注意：如果不限制内存，当物理内存使用完之后，会使用swap分区，这样性能较低，如果限制了内存，当到达指定内存之后就不能添加数据了，否则会报OOM错误。可以设置maxmemory-policy，内存不足时删除数据。
 
拓展
used_memory是Redis使用的内存总量，它包含了实际缓存占用的内存和Redis自身运行所占用的内存（以字节（byte）为单位，其中used_memory_human上的数据和used_memory是一样的值，它以M为单位显示，仅为了方便阅读）。
 
如果一个Redis实例的内存使用率超过可用最大内存(used_memory >可用最大内存)，那么操作系统开始进行内存与swap空间交换，把内存中旧的或不再使用的内容写入硬盘上（硬盘上的这块空间叫Swap分区），以便腾出新的物理内存给新页或活动页(page)使用。
 
在硬盘上进行读写操作要比在内存上进行读写操作，时间上慢了近5个数量级，内存是0.1us(微秒)、而硬盘是10ms(毫秒)。如果Redis进程上发生内存交换，那么Redis和依赖Redis上数据的应用会受到严重的性能影响。 通过查看used_memory指标可知道Redis正在使用的内存情况，如果used_memory>可用最大内存，那就说明Redis实例正在进行内存交换或者已经内存交换完毕。管理员根据这个情况，执行相对应的应急措施。
 
排查方案：
若是在使用Redis期间没有开启rdb快照或aof持久化策略，那么缓存数据在Redis崩溃时就有丢失的危险。因为当Redis内存使用率超过可用内存的95%时，部分数据开始在内存与swap空间来回交换，这时就可能有丢失数据的危险。
当开启并触发快照功能时，Redis会fork一个子进程把当前内存中的数据完全复制一份写入到硬盘上。因此若是当前使用内存超过可用内存的45%时触发快照功能，那么此时进行的内存交换会变的非常危险(可能会丢失数据)。 倘若在这个时候实例上有大量频繁的更新操作，问题会变得更加严重。
 
通过减少Redis的内存占用率，来避免这样的问题，或者使用下面的技巧来避免内存交换发生：
1、尽可能的使用Hash数据结构。因为Redis在储存小于100个字段的Hash结构上，其存储效率是非常高的。所以在不需要集合(set)操作或list的push/pop操作的时候，尽可能的使用Hash结构。比如，在一个web应用程序中，需要存储一个对象表示用户信息，使用单个key表示一个用户，其每个属性存储在Hash的字段里，这样要比给每个属性单独设置一个key-value要高效的多。 通常情况下倘若有数据使用string结构，用多个key存储时，那么应该转换成单key多字段的Hash结构。 如上述例子中介绍的Hash结构应包含，单个对象的属性或者单个用户各种各样的资料。Hash结构的操作命令是HSET(key, fields, value)和HGET(key, field)，使用它可以存储或从Hash中取出指定的字段。
 
2、设置key的过期时间。一个减少内存使用率的简单方法就是，每当存储对象时确保设置key的过期时间。倘若key在明确的时间周期内使用或者旧key不大可能被使用时，就可以用Redis过期时间命令(expire,expireat, pexpire, pexpireat)去设置过期时间，这样Redis会在key过期时自动删除key。 假如你知道每秒钟有多少个新key-value被创建，那可以调整key的存活时间，并指定阀值去限制Redis使用的最大内存。
 
3、回收key。在Redis配置文件中(一般叫Redis.conf)，通过设置“maxmemory”属性的值可以限制Redis最大使用的内存，修改后重启实例生效。也可以使用客户端命令config set maxmemory 去修改值，这个命令是立即生效的，但会在重启后会失效，需要使用config rewrite命令去刷新配置文件。 若是启用了Redis快照功能，应该设置“maxmemory”值为系统可使用内存的45%，因为快照时需要一倍的内存来复制整个数据集，也就是说如果当前已使用45%，在快照期间会变成95%(45%+45%+5%)，其中5%是预留给其他的开销。 如果没开启快照功能，maxmemory最高能设置为系统可用内存的95%。
 
 
当内存使用达到设置的最大阀值时，需要选择一种key的回收策略，可在Redis.conf配置文件中修改“maxmemory-policy”属性值。 若是Redis数据集中的key都设置了过期时间，那么“volatile-ttl”策略是比较好的选择。但如果key在达到最大内存限制时没能够迅速过期，或者根本没有设置过期时间。那么设置为“allkeys-lru”值比较合适，它允许Redis从整个数据集中挑选最近最少使用的key进行删除(LRU淘汰算法)。Redis还提供了一些其他淘汰策略，如下：
[python] view plain copy volatile-lru： 使用LRU算法从已设置过期时间的数据集合中淘汰数据。  
volatile-ttl：从已设置过期时间的数据集合中挑选即将过期的数据淘汰。  
volatile-random：从已设置过期时间的数据集合中随机挑选数据淘汰。  
allkeys-lru：使用LRU算法从所有数据集合中淘汰数据。  
allkeys-random：从数据集合中任意选择数据淘汰  
no-enviction：禁止淘汰数据。  

通过设置maxmemory为系统可用内存的45%或95%(取决于持久化策略)和设置“maxmemory-policy”为“volatile-ttl”或“allkeys-lru”(取决于过期设置)，可以比较准确的限制Redis最大内存使用率，在绝大多数场景下使用这2种方式可确保Redis不会进行内存交换。倘若你担心由于限制了内存使用率导致丢失数据的话，可以设置noneviction值禁止淘汰数据。
 
 
 

redis优化6

 
Redis是个单线程模型，客户端过来的命令是按照顺序执行的，所以想要一次添加多条数据的时候可以使用管道，或者使用一次可以添加多条数据的命令，例如：