2.NoSQL之Redis配置与优化
一、关系型数据库与非关系数据库
关系型数据库:
关系型数据库是一个结构化的数据库，创建在关系模型（二维表格模型）基础上，一般面向于记录。
sQL语句（标准数据查询语言）就是一种基于关系型数据库的语言，用于执行对关系型数据库中数据的检索和操作主流的关系型数据库包括 oracle、MySQ、sQI server、Microsoft Access、DB2、PostgresgI等。
以上数据库在使用的时候必须先建库建表设计表结构，然后存储数据的时候按表结构去存，如果数据与表结构不匹配就会存储失败。
非关系型数据库
NoSQL (NosgI = Not only sQL )，意思是"不仅仅是 sQL"，是非关系型数据库的总称。除了主流的关系型数据库外的数据库，都认为是非关系型。
不需要预先建库建表定义数据存储表结构，每条记录可以有不同的数据类型和字段个数（比如微信群聊里的文字、图片、视频、音乐等)。主流的 NosQT数据库有 Redis、MongBD、Hbase、Memcached、Elasticsearch、TSDB等。
NoSQL（非关系型数据库）和SQL（关系型数据库)的主要区别有如下区别：
1、数据存储方式不同
- 关系模型的数据结构使用简单易懂的二维数据表，因此存储在表的行和列中。他们之间很容易关联协作存储，提取数据很方便。
关系数据库的存储结构是二维表格，关系型数据库大部分将数据存放到硬盘中，可以将有关系的表放在一个库中
在每个二维表格中
每一行称为一条记录，用来描述一个对象的信息
每一列称为一个字段，用来描述对象的一个属性
- NoSQL数据库则与其相反，它是大块的组合在一起。通常存储在数据集中，就像文档、键值对或者图结构。
2、扩展方式不同
- 关系型数据库数据存储在关系表中，操作的性能瓶颈可能涉及到多个表，需要通过提升计算机性能来克服，因此更多是采用纵向扩展（提升服务器的性能）
- NoSQL数据库是横向扩展的，它的存储天然就是分布式的，可以通过给资源池添加更多的普通数据库服务器来分担负载
3、对事务性的支持不同
关系型数据库遵循ACID规则（原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)、持久性(Durability)）。
NoSQL数据库遵循BASE原则（基本可用（Basically Availble）、软/柔性事务（Soft-state）、最终一致性（Eventual Consistency））。
由于关系型数据库的数据强一致性，所以对事务的支持很好。关系型数据库支持对事务原子性细粒度控制，并且易于回滚事务。
NoSQL数据库是在CAP （一致性、可用性、分区容忍度）中任选两项，因为基于节点的分布式系统中，不可能同时全部满足，所以对事务的支持不是很好。
非关系型数据库产生背景
可用于应对web2.0纯动态网站类型的三高问题。
(1) High performance——对数据库高并发读写需求
(2) Huge storage——对海量数据高效存储与访问需求
(3） High scalability && High Availability—对数据库高可扩展性与高可用性需求
关系型数据库和非关系型数据库都有各自的特点与应用场景，两者的紧密结合将会给Web2.06的数据库发展带来新的思路。让关系型数据库关注在关系上和对数据的一致性保障，非关系型数据库关注在存储和高效率上。例如，在读写分离的uysgL数据库环境中，可以把经常访问的数据存储在非关系型数据库中，提升访问速度。
总结:
关系型数据库:
实例-->数据库-->表(table)-->记录行(row)、数据字段(column)
非关系型数据库:
实例-->数据库-->集合(collection)-->键值对(key-value)非关系型数据库不需要手动建数据库和集合（表)。
二、Redis
Redis简介
-
Redis 是一个开源的、使用 C 语言编写的 NoSQL 数据库。
-
Redis 基于内存运行并支持持久化，采用key-value（键值对）的存储形式，是目前分布式架构中不可或缺的一环。
-
Redis服务器程序是单进程模型，也就是在一台服务器上可以同时启动多个Redis进程，Redis的实际处理速度则是完全依靠于主进程的执行效率。
-
若在服务器上只运行一个Redis进程，当多个客户端同时访问时，服务器的处理能力是会有一定程度的下降.若在同一台服务器上开启多个Redis进程，Redis在提高并发处理能力的同时会给服务器的CPU造成很大压力.所以在实际生产环境中，需要根据实际的需求来决定开启多少个Redis进程。
Redis的优点
- 具有极高的数据读写速度：数据读取的速度最高可达到110000次/s,数据写入速度最高可达到81000次/s
- 持丰富的数据类型：支持key-value(键值对) 、 String、Lists、Hashes、Sets及Ordered Sets等数据类型操作
- 支持数据的持久化：可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用
- 原子性：Redis所有操作都是原子性的
- 支持数据备份：即master-slave模式的数据备份
Memcache和Redis的区别
| Memcache | Redis | |
|---|---|---|
| 类型 | Key-value数据库 | Key-value数据库 |
| 过期策略 | 支持 | 支持 |
| 数据类型 | 单一数据类型 | 五大数据类型 |
| 持久化 | 不支持 | 支持 |
| 主从复制 | 不支持 | 支持 |
| 虚拟内存 | 不支持 | 支持 |
Redis常见的数据结构
常见的5种
-
String：字符串，最基础的数据类型
-
List：列表
-
Hash：哈希对象
-
Set：集合
-
Sorted Set：有序集合， Set 的基础上加了个分值
Redis作为基于内存运行的数据库，是一个高性能的缓存，一般应用在session缓存、队列、排行榜、计数器、最近最热文章、最近最热评论、发布订阅等。
Redis适用于数据实时性要求高、数据存储有过期和淘汰特征的、不需要持久化或者需要保证一致性、逻辑简单的场景。
Redis为什么读写速度这么快
- Redis 是一款纯内存结构，避免了磁盘I/O等耗时操作
- Redis 命令处理的核心模块为单线程，减少了锁竞争，以及频繁创建线程和销毁线程的代价，减少了线程上下文切换的消耗
- 采用了 I/O 多路复用机制，大大提升了并发效率
注:在Redis 6.0 中新增加的多线程也只是争对处理网络请求过程采用了多线程，二数据的读写命令，仍然是单线程处理。
Redis的请求过程
三、Redis安装部署
1.编译安装redis
#准备工作
systemctl stop firewalld
setenforce 0
#安装依赖包
yum install -y gcc-c++ make
cd /opt/
#把解压包放在opt下并解压
tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz
cd /opt/redis-5.0.7/
make
#编译安装指定安装目录
make PREFIX=/usr/local/redis install
#由于Redis源码包中直接提供了Makefile文件，所以在解压完软件包后，不用先执行./configure进行配置，可直接执行make与make install命令进行安装
2.执行软件包自带的install_server.sh脚本文件设置redis服务相关配置
cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
#慢慢回车
Selected config:
Port #第一个设置默认侦听端口6379
Config file #第二个设置配置文件路径/etc/redis/6379.conf
Log file#第三个设置日志文件路径/var/log/redis_6379.log
Data dir#第四个设置数据文件目录/var/lib/redis/6379(持久化文件在这里)
Executable#第五个设置Redis执行命令的路径手动设置一下/usr/local/redis/bin/redis-server
Cli Executable#客户端命令工具/usr/local/bin/redis-cli
3.把redis的可执行程序放入路径环境变量的目录便于系统识别
#做个软连接
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/
#当install_server.sh 脚本运行完毕，Redis服务就已经启动，默认侦听端口为6379
netstat -natp | grep redis
#redis服务控制
/etc/init.d/redis_6379 stop #停止
/etc/init.d/redis_6379 start #启动
/etc/init.d/redis_6379 restart #重启
/etc/init.d/redis_6379 status #状态
4.修改配置/etc/redis/6379.conf
vim /etc/redis/6379.conf
#第70行；监听的主机地址
bind 127.0.0.1 192.168.239.40
#93行;Redis默认的监听端口
port 6379
#137行;启用守护进程
daemonize yes
#159行;指定 PID 文件
pidfile /var/run/redis_6379.pid
#167行;日志级别
loglevel notice
#172行;指定日志文件
logfile /var/log/redis_6379.log
/etc/init.d/redis_6379 restart
netstat -natp | grep redis
四、Redis命令工具
redis-server 用于启动 Redis 的工具
redis-benchmark 用于检测 Redis 在本机的运行效率
redis-check-aof 修复 AOF 持久化文件
redis-check-rdb 修复 RDB 持久化文件
redis-cli Redis命令行工具
1.redis-cli命令行工具
#语法：redis-cli -h host -p port -a password
-h 指定远程主机
-p 指定 Redis 服务的端口号
-a 指定密码，未设置数据库密码可以省略-a 选项
#若不添加任何选项表示，则使用 127.0.0.1:6379 连接本机上的 Redis 数据库
#例：
redis-cli -h 192.168.239.40 -p 6379
#此时无密码，不需要-a直接登陆
2.redis-benchmark测试工具
redis-benchmark 是官方自带的Redis性能测试工具，可以有效的测试Redis服务的性能。
基本的测试语法：redis-benchmark [选项] [选项值]
| 选项 | 参数 |
|---|---|
| -h | 指定服务器主机名 |
| -p | 指定服务器端口 |
| -s | 指定服务器socket |
| -c | 指定并发连接数 |
| -n | 指定请求数 |
| -d | 以字节的形式指定 SET/GET值的数据大小 |
| -k | 1=keep alive 0=reconnect |
| -r | SET/GET/INCR 使用随机 key，SADD使用随机值 |
| -p | 通过管道传输请求 |
| -q | 强制退出redis。仅显示query/sec的值 |
| -csv | 以CSV格式输出 |
| -l | 生成循环，永久执行测试 |
| -t | 仅运行以逗号分隔的测试命令列表 |
| -i | Idle 模式。仅打开N个idle连接并等待 |
- 向IP地址为192.168.239.40、端口为6379的Redis服务器发送100个并发连接和100000个请求测试性能
redis-benchmark -h 192.168.239.40 -p 6379 -c 100 -n 100000
- 测试存取大小为100字节的数据包的性能
redis-benchmark -h 192.168.239.40 -p 6379 -q -d 100
- 测试本机上Redis服务在进行set与lpush操作时的性能
redis-benchmark -t set,lpush -n 100000 -q
3.Redis数据库常用命令
1、set/get存放/获取数据
set 存放数据，命令格式为 set key value #set 键 键所对应的值
get 获取数据，命令格式为 get key #get 键
#例子：
redis-cli -p 6379
192.168.239.40:6379> set name Davin
OK
192.168.239.40:6379> get name
"Davin"
2、 keys 取值
keys 命令可以取符合规则的键值列表，通常情况可以结合*、？等选项来使用
127.0.0.1:6379> set k1 1
OK
127.0.0.1:6379> set k2 2
OK
127.0.0.1:6379> set k3 3
OK
127.0.0.1:6379> set k4 4
OK
127.0.0.1:6379> set k5 5
OK
127.0.0.1:6379> set v1 6
OK
127.0.0.1:6379> set v22 7
OK
keys * #查看当前Redis数据库中有多少个键
keys k* #查看以k为开头的键（0个或者多个任意字符）
keys k? #查看以k为开头（1个任意字符）
keys v?? #查看以v开头且后面2个任意字符
3、 exists 判断值是否存在
127.0.0.1:6379> EXISTS name
(integer) 1 #1表示teacher键存在
127.0.0.1:6379> EXISTS ww
(integer) 0 #0表示teacher不存在
4、 del删除当前数据库指定key
del 命令可以删除当前数据库指定key
127.0.0.1:6379> del k1 k2
(integer) 2
127.0.0.1:6379> KEYS k?
1) "k3"
2) "k5"
3) "k4"
127.0.0.1:6379> EXISTS k1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> EXISTS k2
(integer) 0
5、 type获取值的类型
type 命令可以获取 key 对应 value 值类型
#例
1、
192.168.239.40:6379> TYPE name
string
2、
192.168.239.40:6379> hset myhash field1 "zhang"
(integer) 1
192.168.239.40:6379> TYPE myhash
hash
6、 rename重命名
rename：命令是对已有key进行重命名。（覆盖）
命令格式：rename 源key 目标key
使用rename命令进行重命名时，无论目标key是否存在都进行重命名，且源key的值会覆盖目标key的值。在实际使用过程中，建议先用 exists 命令查看目标 key 是否存在，然后再决定是否执行 rename 命令，以避免覆盖重要数据。
192.168.239.40:6379> get v22
"7"
192.168.239.40:6379> RENAME v22 v2 #直接改名，不存在v2
OK
192.168.239.40:6379> KEYS *
1) "myhash"
2) "k5"
3) "v1"
4) "k3"
5) "k4"
6) "counter:__rand_int__"
7) "myset:__rand_int__"
8) "v2"
9) "key:__rand_int__"
10) "mylist"
11) "name"
192.168.239.40:6379> get v22 #返回空值
(nil)
192.168.239.40:6379> get v2 #
"7"
192.168.239.40:6379> get v1
"6"
192.168.239.40:6379> RENAME v2 v1
OK
192.168.239.40:6379> KEYS *
1) "myhash"
2) "k5"
3) "v1"
4) "k3"
5) "k4"
6) "counter:__rand_int__"
7) "myset:__rand_int__"
8) "key:__rand_int__"
9) "mylist"
10) "name"
192.168.239.40:6379> get v1
"7"
7、 renamenx重命名（不覆盖）
renamenx 命令的作用是对已有 key 进行重命名，并检测新名是否存在，如果目标 key 存在则不进行重命名。（不覆盖）
命令格式：renamenx 源key 目标key
192.168.239.40:6379> get v1
"7"
192.168.239.40:6379> get k3
"3"
192.168.239.40:6379> RENAMENX v1 k3
(integer) 0 #renamenx重命名，如果新名存在，则不执行重命名
192.168.239.40:6379> get k3
"3"
192.168.239.40:6379> get v1
"7"
8、 dbsize 查看库中key的数量
dbsize 命令的作用是查看当前数据库中 key 的数目
192.168.239.40:6379> DBSIZE
(integer) 10
9、 设置密码
使用config set requirepass password命令设置密码
使用config get requirepass命令查看密码（一旦设置密码，必须先验证通过密码，否则所有操作不可用）
#例
192.168.239.40:6379> config set requirepass 123456
OK
192.168.239.40:6379> get name
(error) NOAUTH Authentication required.
192.168.239.40:6379> auth 123456
OK
192.168.239.40:6379> get name
"Davin"
192.168.239.40:6379> quit
[root@localhost ~]# redis-cli -h 192.168.239.40 -p 6379 -a 123456
Warning: Using a password with '-a' or '-u' option on the command line interface may not be safe.
192.168.239.40:6379> KEYS *
1) "myhash"
2) "k5"
3) "v1"
4) "k3"
5) "k4"
6) "counter:__rand_int__"
7) "myset:__rand_int__"
8) "key:__rand_int__"
9) "mylist"
10) "name"
192.168.239.40:6379> CONFIG GET requirepass #查看当前密码
1) "requirepass"
2) "123456"
192.168.239.40:6379> config set requirepass ''#设置空密码
OK
192.168.239.40:6379> CONFIG GET requirepass
1) "requirepass"
2) ""
4.Redis多数据库常用命令
- Redis支持多数据库，Redis默认情况下包含16个数据库，数据库名称时用数字0-15来依次命名的。多数据库相互独立，互不干扰。
（1）多数据库间切换
命令格式：select 序号
使用 redis-cli 连接 Redis 数据库后，默认使用的是序号为 0 的数据库。
192.168.239.40:6379> select 10
OK
192.168.239.40:6379[10]> KEYS *
(empty list or set)
192.168.239.40:6379[10]> SELECT 15
OK
192.168.239.40:6379[15]> SELECT 0
OK
192.168.239.40:6379> KEYS *
1) "myhash"
2) "k5"
3) "v1"
4) "k3"
5) "k4"
6) "counter:__rand_int__"
7) "myset:__rand_int__"
8) "key:__rand_int__"
9) "mylist"
10) "name"
（2）多数据库间移动数据
格式：move 键值 序号
例
192.168.239.40:6379> move v1 10 #从0移动到10
(integer) 1
192.168.239.40:6379> SELECT 10 #切换到10
OK
192.168.239.40:6379[10]> KEYS * #查看所有的键
1) "v1"
192.168.239.40:6379[10]> get v1 #查看v1键的值
"7"
192.168.239.40:6379[10]> SELECT 0 #切回0
OK
192.168.239.40:6379> get v1 #查看v1值 为空
(nil)
（3）清除数据库内数据
FLUSHDB ：清空当前数据库数据
FLUSHALL ：清空所有数据库的数据，慎用！
例
192.168.239.40:6379> SELECT 10
OK
192.168.239.40:6379[10]> KEYS *
1) "v1"
192.168.239.40:6379[10]> set v2 20
OK
192.168.239.40:6379[10]> set v3 30
OK
192.168.239.40:6379[10]> KEYS *
1) "v2"
2) "v3"
3) "v1"
192.168.239.40:6379[10]> FLUSHDB #清空当前数据库
OK
192.168.239.40:6379[10]> KEYS *
(empty list or set)
192.168.239.40:6379[10]> SELECT 0
OK
192.168.239.40:6379> KEYS *
1) "myhash"
2) "k5"
3) "k3"
4) "k4"
5) "counter:__rand_int__"
6) "myset:__rand_int__"
7) "key:__rand_int__"
8) "mylist"
9) "name"
192.168.239.40:6379> SELECT 10
OK
192.168.239.40:6379[10]> set v2 20
OK
192.168.239.40:6379[10]> set v3 30
OK
192.168.239.40:6379[10]> KEYS *
1) "v2"
2) "v3"
192.168.239.40:6379[10]> FLUSHALL #清空所有的数据库数据
OK
192.168.239.40:6379[10]> KEYS *
(empty list or set)
192.168.239.40:6379[10]> SELECT 0
OK
192.168.239.40:6379> KEYS *
(empty list or set)
五、Redis高可用
在web服务器中，高可用是指服务器可以正常访问的时间，衡量的标准是在多长时间内可以提供正常服务（99.9%、99.99%、99.999%等等）。 但是在Redis语境中，高可用的含义似乎要宽泛一些，除了保证提供正常服务（如主从分离、快速容灾技术），还需要考虑数据容量的扩展、数据安全不会丢失等。
在Redis中，实现高可用的技术主要包括持久化、主从复制、哨兵和集群，下面分别说明它们的作用，以及解决了什么样的问题 。
-
持久化：持久化是最简单的高可用方法(有时甚至不被归为高可用的手段)，主要作用是数据备份，即将数据存储在硬盘，保证数据不会因进程退出而丢失。
-
主从复制：从复制是高可用Redis的基础，哨兵和集群都是在主从复制基础上实现高可用的。主从复制主要实现了数据的多机备份，以及对于读操作的负载均衡和简单的故障恢复。
- 缺陷：故障恢复无法自动化；写操作无法负载均衡；存储能力受到单机的限制。
-
哨兵：在主从复制的基础上，哨兵实现了自动化的故障恢复。
- 缺陷：写操作无法负载均衡；存储能力受到单机的限制。
-
cluster集群：通过集群，Redis解决了写操作无法负载均衡，以及存储能力受到单机限制的问题，实现了较为完善的高可用方案。
六、Redis持久化
持久化的功能：Redis是内存数据库，数据都是存储在内存中，为了避免服务器断电等原因导致Redis进程异常退出后数据的永久丢失，需要定期将Redis中的数据以某种形式（数据或命令）从内存保存到硬盘；当下次Redis重启时，利用持久化文件实现数据恢复。除此之外，为了进行灾难备份，可以将持久化文件拷贝到一个远程位置。
Redis 提供两种方式进行持久化
- RDB 持久化：原理是将 Reids在内存中的数据库记录定时保存到磁盘上。
- AOF 持久化（append only file）：原理是将 Reids 的操作日志以追加的方式写入文件，类似于MySQL的binlog。
总结：由于AOF持久化的实时性更好，即当进程意外退出时丢失的数据更少，因此AOF是目前主流的持久化方式，不过RDB持久化仍然有其用武之地。
Redis提供两种方式进行持久化
- RDB持久化：原理是将Reids在内存中的数据库记录定时保存到磁盘上。
- AOF持久化（append only file）：原理是将Reids的操作日志以追加的方式写入文件，类似于MysQL的binlog。
由于AOF持久化的实时性更好，即当进程意外退出时丢失的数据更少，因此AoF是目前主流的持久化方式，不过RDB持久化仍然有其用武之地。
RDB持久化
RDB持久化是指在指定的时间间隔内将内存中当前进程中的数据生成快照保存到硬盘（因此也称作快照持久化），用二进制压缩存储，保存的文件后缀是rdb；当Redis重新启动时，可以读取快照文件恢复数据。
触发条件
- RDB持久化的触发分为手动触发和自动触发两种。
手动触发
- save命令和bgsave命令都可以生成RDB文件。
- save命令会阻塞Redis服务器进程，直到RDB文件创建完毕为止，在Redis服务器阻塞期间，服务器不能处理任何命令请求。
- 而bgsave命令会创建一个子进程，由子进程来负责创建RDB文件，父进程（即Redis主进程）则继续处理请求。
bgsave命令执行过程中，只有fork子进程时会阻塞服务器，而对于save命令，整个过程都会阻塞服务器，因此save已基本被废弃，线上环境要杜绝sa ve的使用。
自动触发
- 在自动触发RDB持久化时，Redis也会选择bgsave而不是save来进行持久化。
- save m n这年LR动触发最常见的情况是在配置文件中通过save mn，指定当m秒内发生n次变化时，会触发bgsave。
vim /etc/redis/6379.conf
--219行--以下三个save条件满足任意一个时，都会引起bgsave的调用
save 900 1：#当时间到900秒时，如果redis数据发生了至少1次变化，则执行bgsave
save 300 10：#当时间到300秒时，如果redis数据发生了至少10次变化，则执行bgsave
save 60 10000： #当时间到60秒时，如果redis数据发生了至少10000次变化，则执行bgsave
--254行-- #指定RDB文件名
dbfilename dump.rdb
--264行-- #指定RDB文件和AOF文件所在目录
dir /var/lib/redis/6379
--242行-- #是否开启RDB文件压缩
rdbcompression yes
其他自动触发机制
除了save m n以外，还有一些其他情况会触发bgsave：
- 在主从复制场景下，如果从节点执行全量复制操作，则主节点会执行bgsave命令，并将rdb文件发送给从节点。
- 执行shutdown命令时，自动执行rdb持久化。
执行流程
（1）Redis父进程首先判断：当前是否在执行save，或bgsave/bgrewriteaof的子进程，如果在执行则bgsave命令直接返回。
注意：bgsave/bgrewriteaof的子进程不能同时执行，主要是基于性能方面的考虑：两个并发的子进程同时执行大量的磁盘写操作，可能引起严重的性能问题
（2）父进程执行fork操作创建子进程，这个过程中父进程是阻塞的，Redis不能执行来自客户端的任何命令
（3）父进程fork后，bgsave命令返回"Background saving started"信息并不再阻塞父进程，并可以响应其他命令
（4）子进程创建RDB文件，根据父进程内存快照生成临时快照文件，完成后对原有文件进行原子替换
（5）子进程发送信号给父进程表示完成，父进程更新统计信息
启动时加载
RDB文件的载入工作是在服务器启动时自动执行的，并没有专门的命令。但是由于A0F的优先级更高，因此当A0F开启时，Redis会优先载入AOF文件来恢复数据；只有当A0F关闭时，才会在Redis服务器启动时检测RDB文件，并自动载入。服务器载入RDB文件期间处于阻塞状态，直到载入完成为止。
Redis载入RDB文件时，会对RDB文件进行校验，如果文件损坏，则日志中会打印错误，Redis启动失败。
AOF 持久化
RDB持久化是将进程数据写入文件，而A0F持久化，则是将Redis执行的每次写、删除命令记录到单独的日志文件中，查询操作不会记录；当Redis重启时再次执行AOE文件中的命令来恢复数据。
与RDB相比，AOF的实时性更好，因此己成为主流的持久化方案。
开启AOF
Redis服务器默认开启RDB，关闭AOF；要开启AOF，需要在配置文件中配置：
vim/etc/redis/6379.conf
--700行--#修改，开启AOF
appendonly yes
--704行--#指定AOF文件名称
appendfilename"appendonly.aof"
--796行--#是否忽略最后一条可能存在问题的指令
aof-load-truncated yes
/etc/init.d/redis_6379 restart #重启服务
AOE的执行流程
由于需要记录Redis的每条写命令，因此A0F不需要触发，下面介绍A0F的执行流程。
- 命令追加（append）：将Redis的写命令追加到缓冲区aof buf；
- 文件写入（write）和文件同步（sync）：根据不同的同步策略将aof buf中的内容同步到硬盘；
- 文件重写（rewrite）：定期重写AoF文件，达到压缩的目的。
命令追加（append）
Redis先将写命令追加到缓冲区，而不是直接写入文件，主要是为了避免每次有写命令都直接写入硬盘，导致硬盘Io成为Redis负载的瓶颈。
命令追加的格式是Redis命令请求的协议格式，它是一种纯文本格式，具有兼容性好、可读性强、容易处理、操作简单避免二次开销等优点。在AOF文件中，除了用于指定数据库的select命令（如select 0为选中0号数据库）是由Redis添加的，其他都是客户端发送来的写命令。
文件写入（write）和文件同步（sync）
Redis提供了多种A0F缓存区的同步文件策略，策略涉及到操作系统的write函数和fsync函数，说明如下：
为了提高文件写入效率，在现代操作系统中，当用户调用write函数将数据写入文件时，操作系统通常会将数据暂存到一个内存缓冲区里，当缓冲区被填满或超过了指定时限后，才真正将缓冲区的数据写入到硬盘里。这样的操作虽然提高了效率，但也带来了安全问题：如果计算机停机，内存缓冲区中的数据会丢失；因此系统同时提供了fsync、fdatasync等同步函数，可以强制操作系统立刻将缓冲区中的数据写入到硬盘里，从而确保数据的安全性。
AoF缓存区的同步文件策略存在三种同步方式
vim/etc/redis/6379.conf
--729--
oappendfsync always：
命令写入aof buf后立即调用系统fsync操作同步到A0F文件，fsync完成后线程返回。这种情况下，每次有写命令都要同步到A0F文件，硬盘Io成为性能瓶颈，Redis只能支持大约几百TPS写入，严重降低了Redis的性能；即便是使用固态硬盘（SSD），每秒大约也只能处理几万个命令，而且会大大降低SsD的寿命。
appendfsync no：
命令写入aof buf后调用系统write操作，不对AOF文件做fsync同步；同步由操作系统负责，通常同步周期为30秒。这种情况下，文件同步的时间不可控，且缓冲区中堆积的数据会很多，数据安全性无法保证。
appendfsync everysec：
命令写入aof buf后调用系统write操作，write完成后线程返回；fsync同步文件操作由专门的线程每秒调用一次。everysec是前述两种策略的折中，是性能和数据安全性的平衡，因此是Redis的默认配置，也是我们推荐的配置。
文件重写（rewrite）
随着时间流逝，Redis服务器执行的写命令越来越多，A0F文件也会越来越大；过大的A0F文件不仅会影响服务器的正常运行，也会导致数据恢复需要的时间过长。
文件重写是指定期重写AOF文件，减小AOF文件的体积。需要注意的是，AoF重写是把Redis进程内的数据转化为写命令，同步到新的AOF文件；不会对旧的AOF文件进行任何读取、写入操作！
关于文件重写需要注意的另一点是：对于A0F持久化来说，文件重写虽然是强烈推荐的，但并不是必须的；即使没有文件重写，数据也可以被持久化并在Redis启动的时候导入；因此在一些现实中，会关闭自动的文件重写，然后通过定时任务在每天的某一时刻定时执行。
文件重写之所以能够压缩AOF文件，原因在于：
- 过期的数据不再写入文件
- 无效的命令不再写入文件：如有些数据被重复设值（set mykey v1，set mykey v2）、有些数据被删除了（set myset v1，del myset）等。
- 多条命令可以合并为一个：如sadd myset v1，sadd myset v2，sadd myset v3可以合并为sadd myset vl v2 v3。
通过上述内容可以看出，由于重写后A0F执行的命令减少了，文件重写既可以减少文件占用的空间，也可以加快恢复速度。
文件重写的触发，分为手动触发和自动触发：
- 手动触发：直接调用bgrewriteaof命令，该命令的执行与bgsave有些类似：都是fork子进程进行具体的工作，且都只有在fork时阻塞。
- 自动触发：通过设置auto-aof-rewrite-min-size选项和auto-aof-rewrite-percentage选项来自动执行BGREWRITEAOF。
只有当auto-aof-rewrite-min-size和auto-aof-rewrite-percentage两个选项同时满足时，才会自动触发AoF重写，即bgrewriteaof操作。
vim/etc/redis/6379.conf
--729-
auto-aof-rewrite-percen PaLr.cao rcentage 100
#当前AoF文件大小（即aof_current size）是上次日志重写时A0F文件大小（aof base size）两倍时，发生BGREWRITEAOF操作
auto-aof-rewrite-min-size 64mb
#一当前AOE文件执行BGREWRITEAOE命令的最小值，避免刚开始启动Reids时由于文件尺寸较小导致频繁的BGREWRITEAOF
关于文件重写的流程，有两点需要特别注意：（1）重写由父进程fork子进程进行；（2）重写期间Redis执行的写命令，需要追加到新的A0E文件中，为此Redi引入了aof rewrite buf缓存。
文件重写的流程
（1）Redis父进程首先判断当前是否存在正在执行bgsave/bgrewriteaof的子进程，如果存在则bgrewriteaof命令直接返回，如果存在bgsave命令则等bgsave执行完成后再执行。
（2）父进程执行fork操作创建子进程，这个过程中父进程是阻塞的。
（3.1）父进程fork后，bqrewriteaof命令返回"Background append only file rewrite started"信息并不再阻塞父进程，并可以响应其他命令。Redis的所有写命令依然写到AOF缓冲区，并根据appendfsync策略同步到硬盘，保证原有AOF机制的正确。
（3.2）由于fork操作使用写时复制技术，子进程只能共享fork操作时的内存数据。由于父进程依然在响应命令，因此Redis使用Aor重写缓冲区（aof rewrite buf）保存这部分数据，防止新AOF文件生成期间丢失这部分数据。也就是说，bgrewriteaof执行期间，Redis的写命令同时追加到aof buf和a of rewirte buf两个缓冲区
（4）子进程根据内存快照，按照命令合并规则写入到新的AOF文件。
（5.1）子进程写完新的AOF文件后，向父进程发信号，父进程更新统计信息，具体可以通过info persistence查看。
（5.2）父进程把A0F重写缓冲区的数据写入到新的A0F文件，这样就保证了新AOF文件所保存的数据库状态和服务器当前状态一致。
（5.3）使用新的AOF文件替换老文件，完成AOF重写。
启动时加载
当A0F开启时，Redis启动时会优先载入AOF文件来恢复数据；只有当A0F关闭时，才会载入RDB文件恢复数据。
当A0F开启，但AOF文件不存在时，即使RDB文件存在也不会加载。
Redis载入AOF文件时，会对A0F文件进行校验，如果文件损坏，则日志中会打印错误，Redis启动失败。但如果是AOF文件结尾不完整（机器突然宕机等容易导致文件尾部不完整），且aof-load-truncated参数开启，则日志中会输出警告，Redis忽略掉AoF文件的尾部，启动成功。aof-load-truncated参数默认是开启的。
RDB和AOF的优缺点
- RDB持久化
- 优点：RDB文件紧凑，体积小，网络传输快，适合全量复制；恢复速度比A0F快很多。当然，与A0F相比，RDB最重要的优点之一是对性能的影响相对较
- 缺点：RDB文件的致命缺点在于其数据快照的持久化方式决定了必然做不到实时持久化，而在数据越来越重要的今天，数据的大量丢失很多时候是无法接受的，因此AOF持久化成为主流。此外，RDB文件需要满足特定格式，兼容性差（如老版本的Redis不兼容新版本的RDB文件）。对于RDB持久化，一方面是bgsave在进行fork操作时Redis主进程会阻塞，另一方面，子进程向硬盘写数据也会带来Io压力。
- AOF持久化
- 与RDB持久化相对应，AOE的优点在于支持秒级持久化、兼容性好，缺点是文件大、恢复速度慢、对性能影响大。
- 对于AOF持久化，向硬盘写数据的频率大大提高（everysec策略下为秒级），Io压力更大，甚至可能造成AOF追加阻塞问题。
- AOF文件的重写与RDB的bgsave类似，会有fork时的阻塞和子进程的Io压力问题。相对来说，由于AOF向硬盘中写数据的频率更高，因此对Redis主进程性能的影响会更大
Redis 性能管理
#查看Redis内存使用方法
info memory #进入数据库查看
redis-cli info memory#外面查看
#内存碎片率
mem_fragmentation_ratio：
#内存碎片率。mem_fragmentation_ratio=used_memory_rss/used_memory
used memory rss： #是Redis向操作系统申请的内存。
used memory： #是Redis中的数据占用的内存
used_memory_peak； #redis内存使用的峰值。
内存碎片如何产生的？
- Redis内部有自己的内存管理器，为了提高内存使用的效率，来对内存的申请和释放进行管理。
- Redis中的值删除的时候，并没有把内存直接释放，交还给操作系统，而是交给了Redis内部有内存管理器。
- Redis中申请内存的时候，也是先看自己的内存管理器中是否有足够的内存可用。
- Redis的这种机制，提高了内存的使用率，但是会使Redis中有部分自己没在用，却不释放的内存，导致了内存碎片的发生。
跟踪内存碎片率对理解Redis实例的资源性能是非常重要的
- 内存碎片率在1到1.5之间是正常的，这个值表示内存碎片率比较低，也说明Redis没有发生内存交换。
- 内存碎片率超过1.5，说明Redis消耗了实际需要物理内存的150%，其中50%是内存碎片率。
- 内存碎片率低于1的，说明Redis内存分配超出了物理内存，操作系统正在进行内存交换。需要增加可用物理内存或减少Redis内存占用。
解决碎片率大的问题
如果你的Redis版本是4.0以下的，需要在redis-cli工具上输入shutdown save命令，让Redis 数据库执行保存操作并关闭Redis服务，再重启服务器。Redis服务器重启后，Redis会将没用的内存归还给操作系统，碎片率会降下来。
Redis4.0版本开始，可以在不重启的情况下，线上整理内存碎片。
config set activedefrag yes #自动碎片清理，内存就会自动清理了。
memory purge #手动碎片清理
内存使用率
redis实例的内存使用率超过可用最大内存，操作系统将开始进行内存与swap空间交换。
避免内存交换发生的方法
- 针对缓存数据大小选择安装Redis实例
- 尽可能的使用Hash数据结构存储I
- 设置key的过期时间
内回收key
内存清理策略，保证合理分配redis有限的内存资源。
当达到设置的最大阀值时，需选择一种key的回收策略，默认情况下回收策略是禁止删除。
配置文件中修改maxmemory-policy属性值：
vim/etc/redis/6379.conf
--598--
maxmemory-policy noenviction
volatile-iru：#使用LRU算法从己设置过期时间的数据集合中淘汰数据（移除最近最少使用的key，针对设置了TTL的key）
volatile-tt1： #从己设置过期时间的数据集合中挑选即将过期的数据淘汰（移除最近过期的key）
volatile-random： #从已设置过期时间的数据集合中随机挑选数据淘汰（在设置了TTL的key里随机移除）
allkeys-1ru： #使用LRU算法从所有数据集合中淘汰数据（移除最少使用的key，针对所有的key）
allkeys-random： #从数据集合中任意选择数据淘汰（随机移除key）
noenviction： #禁止淘汰数据（不删除直到写满时报错）
