redis的安装与string类型

1. redis的安装

1.1 升级gcc版本

因为centos7.x的gcc版本还是4.8.5，而编译指定的版本是需要5.3以上。

  1. 环境部署与安装scl源

yum install gcc cmake -y --部署安装环境
yum install centos-release-scl scl-utils-build -y --安装scl源

  1. 安装gcc新版本

yum -y install devtoolset-9-gcc devtoolset-9-gcc-c++ devtoolset-9-binutils --安装gcc
​
scl enable devtoolset-9 bash  --更新gcc版本
​
gcc -v --查看gcc版本

1.2 安装redis

tar zxvf redis-6.2.6.tar.gz   --解压源码包
​
cd redis-6.2.6                --进入解压目录
​
mkdir /www/
mkdir /www/server
​
make && make install PREFIX=/www/server/redis          --执行安装命令
​
mkdir /www/server/redis/conf
cp redis.conf /www/server/redis/conf/
cp sentinel.conf /www/server/redis/conf/
vim /www/server/redis/conf/redis.conf

配置下Redis的配置文件:

protected-mode no
daemonize yes
appendonly yes
./bin/redis-server /www/server/redis/conf/redis.conf 启动redis服务
​
ps -ef | grep redis   查看redis进程
​
./bin/redis-cli   启动redis客户端
​
keys *  查看所有的key
127.0.0.1:6379> set name "starsky"
OK
127.0.0.1:6379> get name
"starsky"
127.0.0.1:6379> keys *
1) "name"
127.0.0.1:6379> del name
(integer) 1
127.0.0.1:6379> quit
​
​

2.3 配置管理shell文件

这个脚本与之前的nginx脚本一样,都是用来做管理软件之用,我们进入到目录/etc/init.d下:

touch redis

创建了文件redis之后,我们使用vim命令进行编辑写入下面的内容:

#! /bin/sh
# chkconfig: 2345 55 25
​
PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin
NAMESERVER=redis-server
NAME=redis
REDIS_BIN=/www/server/redis/bin/$NAMESERVER
CONFIGFILE=/www/server/redis/conf/$NAME.conf
PIDFILE=/var/run/redis_6379.pid
ulimit -n 8192
​
case "$1" instart)echo -n "Staring $NAME..."if [ -f $PIDFILE ]; thenmPID=`cat $PIDFILE`isStart=`ps ax | awk '{ print $1 }' | grep -e "^${mPID}$"`if [ "$isStart" != '' ]; thenecho -e "\e[31m$NAME ( pid `pidof $NAMESERVER`) already running.\e[0m"exit 1fifi$REDIS_BIN $CONFIGFILEif [ "$?" != 0 ] ; thenecho -e "\e[31mfailed\e[0m"exitelseecho -e "\e[32msuccess\e[0m"fi;;stop)echo -n "Stoping $NAME..."if [ -f $PIDFILE ];thenmPID=`cat $PIDFILE`isStart=`ps ax | awk '{ print $1 }' | grep -e "^${mPID}$"`if [ "$isStart" = '' ];thenecho -e "\e[31m$NAME is not running.\e[0m"exit 1fifimPID=`cat $PIDFILE`kill -9 $mPID
​if [ "$?" != 0 ] ; thenecho -e "\e[31mfailed. Use force-quit\e[0m"exit 1elseecho -e "\e[32mdone\e[0m"fi;;status)if [ -f $PIDFILE ];thenmPID=`cat $PIDFILE`isStart=`ps ax | awk '{ print $1 }' | grep -e "^${mPID}$"`if [ "$isStart" != '' ];thenecho -e "\e[36m$NAME ( pid `pidof $NAMESERVER`) already running.\e[0m"exit 1elseecho -e "\e[31m$NAME is stopped\e[0m"exit 0fielseecho -e "\e[31m$NAME is stopped\e[0m"exit 0fi;;restart)$0 stopsleep 1$0 start;;*)echo -e "Usage: $0 {\e[36mstart|stop|restart|status\e[0m}"exit 1;;
esac#>

测试脚本:

env: /etc/init.d/redis: 权限不够
[root@localhost init.d]# chmod 777 /etc/init.d/redis
[root@localhost init.d]# chkconfig -add /etc/init.d/redis
​
service redis start  # 启动redis
ps -ef | grep redis  # 查看redis进程是否存在,存在则已经启动
​
service redis stop   # 停止redis
ps -ef | grep redis  # 查看redis进程是否存在,不存在则已经停止
​
service redis status # 查看redis状态信息
​

2. string数据类型

2.1 类型介绍

String类型是redis的最基础的数据结构，也是最经常使用到的类型。而且其他的四种类型多多少少都是在字符串类型的基础上构建的，所以String类型是redis的基础。

string 类型的值最大能存储 512MB，这里的String类型可以是简单字符串、复杂的xml/json的字符串、二进制图像或者音频的字符串、以及可以是数字的字符串。

常用命令（不熟练的同学多练习下）

  1. set 命令

描述：该命令用于设置给定 key 的值。如果 key 已经存储其他值， SET 就覆写旧值，且无视类型

127.0.0.1:6379> set name starsky
OK
127.0.0.1:6379>

通过set命令给restkey这个key值绑定value，当SET在设置操作成功完成时，才返回 OK

  1. get 命令

描述：该命令用于获取指定 key 的值。如果 key不存在，返回 nil 。如果key对应储存的值不是字符串类型，返回一个错误。

127.0.0.1:6379> get name
"starsky"
127.0.0.1:6379>

  1. getset 命令

描述：该命令用于获取指定的key的旧值，然后按照新值对key进行赋值。当key中没有旧值的时候返回nil。

127.0.0.1:6379> getset name will
"starsky"
127.0.0.1:6379> get name
"will"
127.0.0.1:6379>

  1. mget 命令

描述：该命令用于返回多个key的值，当其中某一个KEY的值不存在，返回nil

127.0.0.1:6379> set age 10
OK
127.0.0.1:6379> set sex 1
OK
127.0.0.1:6379> mget name age sex
1) "will"
2) "10"
3) "1"
127.0.0.1:6379>

  1. decr 命令

描述：对key对应的数字做减1操作。如果key不存在，那么在操作之前，这个key对应的值会被置为0。如果key有一个错误类型的value或者是一个不能表示成数字的字符串，就返回错误

127.0.0.1:6379> decr age
(integer) 9
127.0.0.1:6379> get age
"9"
127.0.0.1:6379>

  1. incr 命令

描述：对存储在指定key的数值执行原子的加1操作，如果指定的key不存在，那么在执行incr操作之前，会先将它的值设定为0。如果指定的key中存储的值不是字符串类型（fix：）或者存储的字符串类型不能表示为一个整数，那么执行这个命令时服务器会返回一个错误(eq:(error) ERR value is not an integer or out of range)。

127.0.0.1:6379> get age
"9"
127.0.0.1:6379> incr age
(integer) 10
127.0.0.1:6379>

更多string命令，参考这里：http://www.redis.cn/commands.html#string

2.2 string简单字符结构

2.2.1 SDS动态字符串

SDS（Simple Dynamic Strings, 简单动态字符串）是 Redis 的一种基本数据结构，主要是用于存储字符串和整数。

SDS数据结构实现（Redis3）：

struct sdshdr {unsigned int len;unsigned int free;char buf[];
};

其中，buf 表示数据空间，用于存储字符串；len 表示 buf 中已占用的字节数，也即字符串长度；free 表示 buf 中剩余可用字节数。

好处

  • 用单独的变量 len 和 free，可以方便地获取字符串长度和剩余空间；

  • 内容存储在动态数组 buf 中，SDS 对上层暴露的指针指向 buf，而不是指向结构体 SDS。因此，上层可以像读取 C 字符串一样读取 SDS 的内容，兼容 C 语言处理字符串的各种函数，同时也能通过 buf 地址的偏移，方便地获取其他变量；

  • 读写字符串不依赖于 \0，保证二进制安全。

坏处

对于不同长度的字符串，没有必要使用 len 和 free 这 2 个 4 字节的变量？

4 字节的 len，可表示的字符串长度为 2^32，而在实际应用中，存放于 Redis 中的字符串往往没有这么长，因此，空间的使用上能否进一步压缩？

2.2.2 新的SDS结构

Redis 增加了一个 flags 字段来标识类型，用一个字节(8 位)来存储。

其中：前 3 位表示字符串的类型；剩余 5 位，可以用来存储长度小于 32 的短字符串。

struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr5 {unsigned char flags; /* 前3位存储类型，后5位存储长度 */char buf[]; /* 动态数组，存放字符串 */
};

而对于长度大于 31 的字符串，仅仅靠 flags 的后 5 位来存储长度明显是不够的，需要用另外的变量来存储。sdshdr8、sdshdr16、sdshdr32、sdshdr64 的数据结构定义如下，其中 :

  • len 表示已使用的长度

  • alloc 表示总长度

  • buf 存储实际内容

  • flags 的前 3 位依然存储类型，后 5 位则预留。

struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 {uint8_t len; /* 已使用长度，1字节 */uint8_t alloc; /* 总长度，1字节 */unsigned char flags; /* 前3位存储类型，后5位预留 */char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr16 {uint16_t len; /* 已使用长度，2字节 */uint16_t alloc; /* 总长度，2字节 */unsigned char flags; /* 前3位存储类型，后5位预留 */char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr32 {uint32_t len; /* 已使用长度，4字节 */uint32_t alloc; /* 总长度，4字节 */unsigned char flags; /* 前3位存储类型，后5位预留 */char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr64 {uint64_t len; /* 已使用长度，8字节 */uint64_t alloc; /* 总长度，8字节 */unsigned char flags; /* 前3位存储类型，后5位预留 */char buf[];
};

Redis创建字符串流程

sds sdsnewlen(const void *init, size_t initlen) {void *sh;sds s;// 根据字符串长度计算相应类型char type = sdsReqType(initlen);// 如果创建的是""字符串，强转为SDS_TYPE_8if (type == SDS_TYPE_5 && initlen == 0) type = SDS_TYPE_8;// 根据类型计算头部所需长度（头部包含 len、alloc、flags）int hdrlen = sdsHdrSize(type);// 指向flags的指针unsigned char *fp;// 创建字符串，+1是因为 `\0` 结束符sh = s_malloc(hdrlen+initlen+1);if (sh == NULL) return NULL;if (init==SDS_NOINIT)init = NULL;else if (!init)memset(sh, 0, hdrlen+initlen+1);// s指向bufs = (char*)sh+hdrlen;// s减1得到flagsfp = ((unsigned char*)s)-1;...// 在s末尾添加\0结束符s[initlen] = '\0';// 返回指向buf的指针sreturn s;
}

创建 SDS 的大致流程是这样的：首先根据字符串长度计算得到 type，根据 type 计算头部所需长度，然后动态分配内存空间。

注意：

  1. 创建空字符串时，SDS_TYPE_5 被强制转换为 SDS_TYPE_8（原因是创建空字符串后，内容可能会频繁更新而引发扩容操作，故直接创建为 sdshdr8）

  2. 长度计算有 +1 操作，因为结束符 \0 会占用一个长度的空间。

  3. 返回的是指向 buf 的指针 s。

1.3 使用场景

  1. 限流

local function wait()ngx.sleep(1)
endfunction limit_check()local redis = require "resty.redis"local redisConnect = redis:new()local ip = "127.0.0.1"local port = 6379local password = "root"local ok , err = redisConnect:connect(ip,port)if not ok thenngx.say( '{"code": 6379,"msg": "系统错误，请稍后再试！"}',err )ngx.exit(200)returnendlocal uri = ngx.var.urilocal uriKey = "req:uri:"..urires , err = redisConnect:eval("local res , err = redis.call('incr',KEYS[1]) if res == 1 then local resexpire , err = redis.call('expire',KEYS[1],KEYS[2]) end return (res)",2,uriKey,1)if res > 5 thenreturn falseelsereturn trueend
endrestful = limit_check()
if  not restful thenngx.say( '{"code": 400,"msg": "request is error ！"}' )ngx.exit(200);return
end
应用场景：

1.主页高频访问信息显示限制，例如新浪、微博大V主页显示粉丝数与微博数量

2.限流限速

3.Session集中管理

4.验证码

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