前言

隨著網際網路的發展，我們把一台一台伺服器變成多台伺服器。當開始建立資料備份時，需要加一個緩衝層來調整所有的查詢，投入更多硬體。最後，需要將資料切分多個集群上，並重構大量的應用邏輯以適應這種切分。不久之後，你就會發現被自己數月前的設計資料結構限制住了。

隨著web2.0的興起，關聯式資料庫本身無法克服的缺陷越來越明顯，主要表現為如下幾點：
1.對資料高併發讀寫的需求
2.對海量資料的高效率存儲和訪問的需求。
3.對資料庫的高可擴展性和高可用性的需求。
4.資料庫事務一致性需求。
5.資料庫寫實性和讀寫時性需求。
6.對複雜SQL的查詢，特別是對關聯查詢的需求。

NoSQL是Notonly SQL的縮寫，NoSQL不使用SQL作為查詢語言。其資料存儲可以不需要固定的表格模式，也經常避免使用SQL的join操作，一般有水準可擴展性的特徵。

NoSQL又分成四大類：
1.Key-Value，如Redis。
2.Document-Oriented，如MongoDB。
3.Wide Column Store，如Cassandra。
4.Graph-Oriented，如Neo4J。
而本篇要介紹的主角則是Key-Value的Redis。

Redis介紹

Redis(Remote Dictionary Server)是一款open source，基於BSD(Berkeley Software Distribution)許可的，高級鍵值(key-value)緩存(cache)和存儲(store) 系統。由於 Redis的鍵包括字串(string)、雜湊(hash)、清單(list)、集合(set)、有序集合(sorted set)、點陣圖(bitmap)和超重對數(hyperloglog)，所以常常被稱為資料結構伺服器。你可以在這些類型上面運行原子(atomic)操作，例如，追加字串，增加雜湊中的值，加入一個元素到清單，計算集合的交集、並集和差集，或者是從有序集合中獲取最高排名的元素。

為了滿足高性能，Redis採用記憶體 (in-memory) 資料集 (dataset)。根據你的使用場景，可以通過每隔一段時間轉儲資料集到磁片，或者追加每條命令到日誌來持久化(persistence)。如果只是需要一個功能豐富，網路化的記憶體緩存，持久化也可以被禁用。

Redis還支援主從(master-slave)非同步複製，非常快的非阻塞初次同步、網路斷開時自動重連局部重同步。 其他特性包括：

事務

訂閱/發佈(publish/subscribe)

Lua script

帶TTL的鍵

LRU回收鍵

自動容錯移轉 (failover)

支援眾多語言：


Redis優點

主要有以下幾個方面：

性能極高，能支持超過 100K+ 每秒的讀寫頻率。

豐富的數據類型，Redis支持二進制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 數據類型操作。

豐富的特性，Redis支持 publish/subscribe, 通知, key 過期等等特性。

Redis有著更為複雜的資料結構並且提供對他們的原子性操作，這是一個不同於其他資料庫的進化路徑。Redis的資料類型都是基於基本資料結構的同時對程式師透明，無需進行額外的抽象。

Redis運行在記憶體中但是可以持久化到磁片，所以在對不同資料集進行高速讀寫時需要權衡記憶體，應為資料量不能大於硬體記憶體。在記憶體中資料庫方面的另一個優點是， 相比在磁片上相同的複雜的資料結構，在記憶體中操作起來非常簡單，這樣Redis可以做很多內部複雜性很強的事情。 同時，在磁片格式方面他們是緊湊的以追加的方式產生的，因為他們並不需要進行隨機訪問。

Redis運行環境

Redis是由 ANSI C語言編寫的，在無需額外依賴下，運行於大多數 POSIX系統，如 Linux、*BSD、OS X。Redis是在Linux和OS X兩款作業系統下開發和充分測試的，因此推薦 Linux 為部署環境。

Redis也可以運行在Solaris派生系統上，如SmartOS，但是支援有待加強。

官方沒有支援的Windows構建版本，但是微軟開發和維護了一個64位Windows的版本。或是可使用Microsoft Azure建立一個Redis伺服器。

Redis操作指令

在成功架起Redis server後，可以使用Redis官方提供的redis-cli對其進行操作。下面以Redis支援的資料結構，對操作的指令做個簡單的解說。

一、String類型

Redis能存儲二進制安全的字串，最大長度為1GB


String類型其實也可以用來存儲數字，並支援對數字的加減操作。


String類型還支援對其部分的修改和獲取操作


二、List類型

Redis能夠將數據存儲成一個鏈表，並能對這個鏈表進行豐富的操作


Redis也支持很多修改操作


三、集合(Sets)類型
　　
Redis能夠將一系列不重複的值存儲成一個集合


Sets結構也支援相應的修改操作


Redis還支援對集合的子交並補等操作


四、有序集合(Sorted Sets)類型

Sorted Sets和Sets結構相似，不同的是存在Sorted Sets中的數據會有一個score屬性，並會在寫入時就按這個score排好序。


五、Hash類型
　　
Redis能夠存儲key對多個屬性的數據(比如user1.uname user1.passwd)


Hash數據結構能夠批量修改和獲取


六、Redis支持這樣一種特性，你可以將數據推到某個信息管道中，然後其它人可以通過訂閱這些管道來獲取推送過來的信息。

1.訂閱信息管道：用一個客戶端訂閱管道


另一個客戶端往這個管道推送信息


然後第一個客戶端就能獲取到推送的信息


2.按一定模式批量訂閱：用下面的命令訂閱所有channel開頭的信息通道


在另一個客戶端對兩個推送信息


然後在第一個客戶端就能收到推送的信息


七、數據過期設置

Redis支持按key設置過期時間，過期後值將被刪除(在客戶端看來是補刪除了的)
用TTL命令可以獲取某個key值的過期時間(-1表示永不過期)


下面命令先用EXISTS命令查看key值是否存在，然後設置了5秒的過期時間


5秒後再查看


這個值已經沒有了。
上在是直接設置多少秒後過期，你也可以設置在某個時間點過期，下面例子是設置2011-09-24 00:40:00過期。


八、事務性

Redis本身支持一些簡單的組合型的命令，比如以NX結尾命令都是判斷在這個值沒有時才進行某個命令。


當然，Redis還支持自定義的命令組合，通過MULTI和EXEC，將幾個命令組合起來執行


你還可以用DICARD命令來中斷執行中的命令序列


結語

在現在這個網路發達、資訊交流快速、社群網路百家爭鳴的時代，大數據儼然已成為一股銳不可擋的趨勢。因此認識與學習NoSQL資料庫勢必對資訊相關從業人員有所助益，而Redis又是近年來最火紅的NoSQL資料庫之一，值得我們去了解。

參考文獻

Redis官網

Try Redis

Redis中文介紹

數據庫Redis系統性介紹

記憶體中資料庫實踐之深入淺出Redis - Redis介紹

解讀NoSQL資料庫的四大家族