一、关系数据库和非关系型数据库

1、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、MySQL、SQL Server、Microsoft Access、DB2、PostqreSQL 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。
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

2、非关系型数据库

NoSQL（NoSQL = 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 （比如微信群聊甲的文字、图片、视频、音乐等）

主流的 NoSQL数据库有 Redis、MongBD、Hbase、Memcached 等。

二、关系型数据库和非关系型数据库区别

1、数据存储方式不同

关系型和非关系型数据库的主要差异是数据存储的方式。
1.1 关系型数据
天然就是表格式的，因此存储在数据表的行和列中。数据表可以彼此关联协作存储，也很容易提取数据
1.2 非关系型数据库
与其相反，非关系型数据不适合存储在数据表的行和列中，而是大块组合在一起。非关系型数据通常存储在数据集中，就像文档、键值对或者图结构。数据的及其特性是选择数据存储和提取方式的首要影响因素。

2、扩散方式不同

SQL和NoSQL数据库最大的差别可能是在扩展方式上，要支持日益增长的需求当然要扩展来支持更多的并发量
2.1 SQL数据库
是纵向扩展，扩展CPU性能，磁盘空间，也就是提高处理能力，使用速度更快的计算机，这样处理相同的数据集就更快了。因为数据存储在关系表中，操作的性能瓶颈可能涉及很多个表，这都需要通过提高计算机性能来克服。虽然SOL数据库有很大扩展空间，但最终肯定会达到纵向扩展的上限。
2.2 NoSQL数据库
是横向扩展的。因为非关系型数据存储天然就是分布式的，NoSQL数据库的扩展可以通过给资源池添加更多普通的数据库服务器（节点）来分担负载。

3、对事务性的支持不同

3.1 SQL数据库
如果数据操作需要高事务性或者复杂数据查询需要控制执行计划，那么传统的SQL数据库从性能和稳定性方面考虑是最佳选择。SQL，数据库支持对事务原子性细粒度控制，并且易于回滚事务。
3.2 NoSQL数据库
虽然NoSQL数据库也可以使用事务操作， 但稳定性方面没法和关系型数据库比较，所以它们真正闪亮的价值是在操作的扩展性和大数据量处理方面。

• 关系型: 特别适合高事务性要求和需要控制执行计划的任务

• 非关系型: 此处会稍显弱势，其价值点在于高扩展性和大数据量处理方面

4、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）Highperformance——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web2.0的数据库发展带来新的思略。让关系数据库关注在关系上，非关系型数据库关注在存储上。

例如，在读写分离的MySQL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。

5、SQL和NoSQL数据的存储过程

5.1 关系型数据库
实例–>数据库–>表（table）–>记录行（row）、数据字段（column）

5.2 非关系型数据库
实例–>数据库–>集合（collection）–>键值对（key-value）、文档、图结构

非关系型数据库不需要手动建数据库和集合 （表）。

三、Redis数据库

1. Redis数据库的概述

Redis（远程字典服务器）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。

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。若对高并发要求更高一些，可能会考虑在同一台服务器上开启多个进程。若CPU资源比较紧张，采用单进程即可。

*Redis6.0之前都是单线程，6.0版本之后支持多线程，但一般只针对网络，读写方面还是使用单线程

2、Redis的特点

（1）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。

（2）支持丰富的数据类型∶使用key-value存储模式，Strings、Lists、Hashes、Sets 及 Sorted Sets 等数据类型操作。

（3）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。

（4）原子性∶Redis所有操作都是原子性的。

（5）支持数据备份∶即 master-salve 模式的数据备份。

Redis作为基于内存运行的数据库，缓存是其最常应用的场景之一。

除此之外， Redis常见应用场景还包括获取最新N个数据的操作、排行榜类应用、计数器应用、存储关系、实时分析系统、日志记录（根据不同的数据类型实现不同场景的支持）。

3、Redis五种数据类型

3.1 String数据类型
概述：String是redis最基本的类型，最大能存储512MB的数据，String类型是二进制安全的，即可以存储任何数据、比如数字、图片、序列化对象等

3.2 List数据类型
概述：列表的元素类型为string，按照插入顺序排序，在列表的头部或尾部添加元素

3.3 Hash数据类型（散列类型）
概述：hash用于存储对象。可以采用这样的命名方式：对象类别和ID构成键名，使用字段表示对象的属性，而字段值则存储属性值。如：存储ID为2的汽车对象。

如果Hash中包含很少的字段，那么该类型的数据也将仅占用很少的磁盘空间。每一个Hash可以存储4294967295个键值对。

3.4 Set数据类型（无序集合）
概述：无序集合，元素类型为String类型，元素具有唯一性，不允许存在重复的成员。多个集合类型之间可以进行并集、交集和差集运算。

应用范围：

1.可以使用Redis的Set数据类型跟踪一些唯一性数据，比如访问某一博客的唯一IP地址信息。对于此场景，我们仅需在每次访问该博客时将访问者的IP存入Redis中，Set数据类型会自动保证IP地址的唯一性。

2.充分利用Set类型的服务端聚合操作方便、高效的特性，可以用于维护数据对象之间的关联关系。比如所有购买某一电子设备的客户ID被存储在一个指定的Set中，而购买另外一种电子产品的客户ID被存储在另外一个Set中，如果此时我们想获取有哪些客户同时购买了这两种商品时，Set的intersections命令就可以充分发挥它的方便和效率的优势了。

3.5 Sorted Set数据类型（zset、有序集合）
概述：有序集合，元素类型为Sting，元素具有唯一性，不能重复。

每个元素都会关联一个double类型的分数score(表示权重)，可以通过权重的大小排序，元素的score可以相同。

应用范围：

1)可以用于一个大型在线游戏的积分排行榜。每当玩家的分数发生变化时，可以执行ZADD命令更新玩家的分数，此后再通过ZRANGE命令获取积分TOP10的用户信息。当然我们也可以利用ZRANK命令通过username来获取玩家的排行信息。最后我们将组合使用ZRANGE和ZRANK命令快速的获取和某个玩家积分相近的其他用户的信息。

2)Sorted-Set类型还可用于构建索引数据。

4、Redis效率快的原因

（1）Redis 是一款纯内存结构，避免了磁盘I/O等耗时操作。

（2）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。

（3）采用了 I/O 多路复用机制，大大提升了并发效率。

I/O多路复用程序虽然会同时监听多个 Socket 连接，但是其会将监听的 Socket 都放到一个队列里面，然后通过这个队列有序的，同步的将每个 Socket 对应的事件传送给文件事件分派器，再由文件事件分派器分派给对应的事件处理器进行处理，只有当一个 Socket 所对应的事件被处理完毕之后，I/O多路复用程序才会继续向文件事件分派器传送下一个 Socket所对应的事件，这也可以验证上面的结论，处理客户端的命令请求是单线程的方式逐个处理，但是事件处理器内并不是只有一个线程。

四、Redis 部署以及相关命令

1、Redis安装部署的操作步骤

1.1 关闭防火墙和SElinux

systemctl stop firewalld
setenforce 0

1.2 安装gcc gcc-c++ 编译器

yum install -y gcc gcc-c++ make　

1.3 将redis-5.0.7.tar.gz压缩包上传到/opt目录中，解压，并编译安装

tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt/
 
cd /opt/redis-5.0.7/
make
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

1.4 执行软件包提供的installserver.sh脚本文件设置Redis服务所需要的相关配置文件

cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
......
#一直回车.
Please select the redis executable path [/usr/local/bin/redis-server]
/usr/local/redis/bin/redis-server
#需要手动修改为/usr/local/redis/bin/redis-server 注意要一次性正确输入
 
Selected config:
Port : 6379 #默认侦听端口为6379
Config file : /etc/redis/6379.conf  #配置文件路径
Log file : /var/log/redis_6379.log  #日志文件路径
Data dir : /var/lib/redis/6379  #数据文件路径
Executable : /usr/local/redis/bin/redis-server  #可执行文件路径
Cli Executable : /usr/local/bin/redis-cli   #客户端命令工具　　

1.5 把redis的可执行程序文件放入路径环境变量的目录中便于系统识别

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　

1.6 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　

hmod +x /etc/init.d/redis_6379                    #加入全局系统环境，使用systemctl命令管理
 
chkconfig --add /etc/init.d/redis_6379    
 
systemctl start redis_6379.service　　

1.7 修改配置/etc/redis/6379.conf参数

vim /etc/redis/6379.conf
bind 127.0.0.1 192.168.226.129
#70行，添加监听的主机地址
port 6379
#93行，Redis默认的监听端口
daemonize yes
#137行，启用守护进程
pidfile /var/run/redis_6379.pid
#159行，指定PID文件
loglevel notice
#167行，日志级别
logfile /var/log/redis_6379.log
#172行，指定日志文件
 
/etc/init.d/redis_6379 restart

2、实例操作：Redis安装部署

2.1 关闭防火墙和SElinux

2.2 安装gcc gcc-c++ 编译器

2.3 将redis-5.0.7.tar.gz压缩包上传到/opt目录中，解压，并编译安装


2.4 执行软件包提供的installserver.sh脚本文件设置Redis服务所需要的相关配置文件

2.5 把redis的可执行程序文件放入路径环境变量的目录中便于系统识别

2.6 Redis服务控制

2.7 修改配置/etc/redis/6379.conf参数

3、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

rdb和aof是redis服务中持久化功能的两种形式RDB AOF

redis-cli 常用于登陆至redis数据库

4、redis-cli命令行工具（远程登录）

语法: redis-cli -h host -p port -a password
选项：
    -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，
 
redis-cli -h 192.168.229.60 -p 6379

5、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。

-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<numred>请求
-q：强制退出 redis。仅显示 query/sec 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 192.168.229.60、端口为 6379 的 Redis 服务器发送 100 个并发连接与 100000 个请求测试性能
redis-benchmark -h 192.168.229.60 -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 192.168.229.60 -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

5.1 向 IP 地址为 192.168.229.60、端口为 6379 的 Redis 服务器发送 100 个并发连接与 100000 个请求测试性能

5.2 测试存取大小为 100 字节的数据包的性能

5.3 测试本机上 Redis 服务在进行 set 与 lpush 操作时的性能

五、redis总结

1）数据库

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)
2）redis测试工具

Redis命令工具中的 rdb 和 aof 是redis服务中持久化功能的两种形式！
redis-cli命令行工具（远程登录）；
redis-benchmark 测试工具（有效的测试 Redis 服务的性能）
3）redis数据库命令

set 、get和del ：存放、获取和删除数据
keys：获取key，可以结合通配符 * 和 ？
exists和type：判断key是否存在和判断类型
rename和renamenx：重命名的两种，后者会进行判断，存在则不改
dbsize：查看当前数据库中key的数目
4）Redis多数据库常用命令

select 序号 ：切换库名(16个数据库，数据库名称是用数字0-15)
move 键值 序号：多数据库间移动数据
FLUSHDB ：清空当前数据库数据
FLUSHALL ：清空所有数据库的数据，慎用!
5）Redis 高可用

含义：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。
组成：实现高可用的技术主要包括持久化、主从复制、哨兵和集群。
6 ) 高可用中的持久化:RDB与AOF

(1) 持久化方式：
①RDB：周期性的快照
②AOF：接近实时的持久化（以everysec方式）

（2）redis启用的优先级
AOF > RDB 同时仅当AOF功能关闭的情况下，redis才会再重新启动时使用RDB的方式进行恢复
（3）RDB和AOF中的持久化模式
①RDB：由redis主进程（周期性）fork派生出子进程对redis内存中的数据进行持久化，生成到.rdb文件中.
②AOF：根据持久化策略（alawys、no、everysec（默认）），先将redis中的语句保存在缓存区中，再从缓冲区同步到.aof文件中.

7 ) redis的恢复策略/优势
redis与其他常用非关数据库类似，都是将数据保存在内存中
而保存在内存中时，当redis重启，内存数据丢失，但redis通过RDB或AOF的持久化功能可以在redis进行重启之后，优先读取AOF文件，基于AOF文件进行数据恢复这种方式来“持久化保存”数据。