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

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。
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

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。
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

修改生成快照名称
- dbfilename dump.rdb
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

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。
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。
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

客户端方式触发
- 执行 BGREWRITEAOF 命令，不会阻塞 Redis 服务。
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

从 Redis 7.0.0 开始，使用多部分 AOF 机制，将 AOF 文件拆分为基础文件和增量文件，通过清单文件跟踪。

重写流程

Redis 调用 fork，子进程重写 AOF 文件。
父进程继续处理客户端请求，将写命令缓存。
子进程完成重写后，父进程将缓存的写命令写入新文件。
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

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。
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。
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。
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。
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

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

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。
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。
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

DEL
- 说明: 删除指定的 key。
- 返回值: 被删除 key 的数量。
EXISTS
- 说明: 检查 key 是否存在。
- 返回值: 存在返回 1，不存在返回 0。
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。
KEYS
- 说明: 返回符合模式的 key 列表。
- 返回值: 符合模式的 key 列表。
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。
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）。
PTTL
- 说明: 获取 key 的剩余生存时间（毫秒级）。
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。
RENAME
- 说明: 重命名 key。
- 返回值: 成功返回 OK，失败返回错误信息。
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

SET
- 说明: 设置 key 的值。
GET
- 说明: 获取 key 的值。
MSET
- 说明: 批量设置多个 key 的值。
MGET
- 说明: 批量获取多个 key 的值。
- 返回值: 字符串列表。
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。
STRLEN
- 说明: 获取 key 对应字符串的长度。
APPEND
- 说明: 追加字符串到 key 的值末尾。
- 返回值: 修改后的长度。
GETRANGE
- 说明: 获取 key 对应字符串的子串。
- 示例: GETRANGE key 0 4 返回子串。
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。
PSETEX
- 说明: 设置 key 的值并设置过期时间（毫秒）。
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。
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。
DECR
- 说明: 将 key 对应的值减 1。
- 示例: DECR key 返回减少后的值。
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。
INCR
- 说明: 将 key 对应的值加 1。
- 示例: INCR key 返回增加后的值。
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。
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。