path: root/hugolib/redis.cn.md

---
title: The Little Redis Book cn
---
\thispagestyle{empty}
\changepage{}{}{}{-0.5cm}{}{2cm}{}{}{}
![The Little Redis Book cn, By Karl Seguin, Translate By Jason Lai](title.png)\

\clearpage
\changepage{}{}{}{0.5cm}{}{-2cm}{}{}{}

## 关于此书

### 许可证

《The Little Redis Book》是经由Attribution-NonCommercial 3.0 Unported license许可的，你不需要为此书付钱。

你可以自由地对此书进行复制，分发，修改或者展示等操作。当然，你必须知道且认可这本书的作者是Karl Seguin，译者是赖立维，而且不应该将此书用于商业用途。

关于这个**许可证**的*详细描述*在这里：

<http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/legalcode>

### 关于作者

作者Karl Seguin是一名在多项技术领域浸淫多年的开发者。他是开源软件计划的活跃贡献者，同时也是一名技术作者以及业余演讲者。他写过若干关于Radis的文章以及一些工具。在他的一个面向业余游戏开发者的免费服务里，Redis为其中的评级和统计功能提供了支持：[mogade.com](http://mogade.com/)。

Karl之前还写了[《The Little MongoDB Book》](http://openmymind.net/2011/3/28/The-Little-MongoDB-Book/)，这是一本免费且受好评，关于MongoDB的书。

他的博客是<http://openmymind.net>，你也可以关注他的Twitter帐号，via [@karlseguin](http://twitter.com/karlseguin)。

### 关于译者

译者 赖立维 是一名长在天朝的普通程序员，对许多技术都有浓厚的兴趣，是开源软件的支持者，Emacs的轻度使用者。

虽然译者已经很认真地对待这次翻译，但是限于水平有限，肯定会有不少错漏，如果发现该书的翻译有什么需要修改，可以通过他的邮箱与他联系。他的邮箱是<jasonlai256@gmail.com>。

### 致谢

必须特别感谢[Perry Neal](https://twitter.com/perryneal)一直以来的指导，我的眼界、触觉以及激情都来源于你。你为我提供了无价的帮助，感谢你。

### 最新版本

此书的最新有效资源在：
<https://github.com/karlseguin/the-little-redis-book>

中文版是英文版的一个分支，最新的中文版本在：
<https://github.com/JasonLai256/the-little-redis-book>

\clearpage

## 简介

最近几年来，关于持久化和数据查询的相关技术，其需求已经增长到了让人惊讶的程度。可以断言，关系型数据库再也不是放之四海皆准。换一句话说，围绕数据的解决方案不可能再只有唯一一种。

对于我来说，在众多新出现的解决方案和工具里，最让人兴奋的，无疑是Redis。为什么？首先是因为其让人不可思议的容易学习，只需要简短的几个小时学习时间，就能对Redis有个大概的认识。还有，Redis在处理一组特定的问题集的同时能保持相当的通用性。更准确地说就是，Redis不会尝试去解决关于数据的所有事情。在你足够了解Redis后，事情就会变得越来越清晰，什么是可行的，什么是不应该由Redis来处理的。作为一名开发人员，如此的经验当是相当的美妙。

当你能仅使用Redis去构建一个完整系统时，我想大多数人将会发现，Redis能使得他们的许多数据方案变得更为通用，不论是一个传统的关系型数据库，一个面向文档的系统，或是其它更多的东西。这是一种用来实现某些特定特性的解决方法。就类似于一个索引引擎，你不会在Lucene上构建整个程序，但当你需要足够好的搜索，为什么不使用它呢？这对你和你的用户都有好处。当然，关于Redis和索引引擎之间相似性的讨论到此为止。

本书的目的是向读者传授掌握Redis所需要的基本知识。我们将会注重于学习Redis的5种数据结构，并研究各种数据建模方法。我们还会接触到一些主要的管理细节和调试技巧。

## 入门

每个人的学习方式都不一样，有的人喜欢亲自实践学习，有的喜欢观看教学视频，还有的喜欢通过阅读来学习。对于Redis，没有什么比亲自实践学习来得效果更好的了。Redis的安装非常简单。而且通过随之安装的一个简单的命令解析程序，就能处理我们想做的一切事情。让我们先花几分钟的时间把Redis安装到我们的机器上。

### Windows平台

Redis并没有官方支持Windows平台，但还是可供选择。你不会想在这里配置实际的生产环境，不过在我过往的开发经历里并没有感到有什么限制。

首先进入<https://github.com/dmajkic/redis/downloads>，然后下载最新的版本（应该会在列表的最上方）。

获取zip文件，然后根据你的系统架构，打开`64bit`或`32bit`文件夹。

### *nix和MacOSX平台

对于*nix和MacOSX平台的用户，从源文件来安装是你的最佳选择。通过最新的版本号来选择，有效地址于<http://redis.io/download>。在编写此书的时候，最新的版本是2.4.6，我们可以运行下面的命令来安装该版本：

	wget http://redis.googlecode.com/files/redis-2.4.6.tar.gz
	tar xzf redis-2.4.6.tar.gz
	cd redis-2.4.6
	make

（当然，Redis同样可以通过套件管理程序来安装。例如，使用Homebrew的MaxOSX用户可以只键入`brew install redis`即可。）

如果你是通过源文件来安装，二进制可执行文件会被放置在`src`目录里。通过运行`cd src`可跳转到`src`目录。

### 运行和连接Redis

如果一切都工作正常，那Redis的二进制文件应该已经可以曼妙地跳跃于你的指尖之下。Redis只有少量的可执行文件，我们将着重于Redis的服务器和命令行界面（一个类DOS的客户端）。首先，让我们来运行服务器。在Windows平台，双击`redis-server`，在*nix/MacOSX平台则运行`./redis-server`.

如果你仔细看了启动信息，你会看到一个警告，指没能找到`redis.conf`文件。Redis将会采用内置的默认设置，这对于我们将要做的已经足够了。

然后，通过双击`redis-cli`（Windows平台）或者运行`./redis-cli`（*nix/MacOSX平台），启动Redis的控制台。控制台将会通过默认的端口（6379）来连接本地运行的服务器。

可以在命令行界面键入`info`命令来查看一切是不是都运行正常。你会很乐意看到这么一大组关键字-值（key-value）对的显示，这为我们查看服务器的状态提供了大量有效信息。

如果在上面的启动步骤里遇到什么问题，我建议你到[Redis的官方支持组](https://groups.google.com/forum/#!forum/redis-db)里获取帮助。

## 驱动Redis

很快你就会发现，Redis的API就如一组定义明确的函数那般容易理解。Redis具有让人难以置信的简单性，其操作过程也同样如此。这意味着，无论你是使用命令行程序，或是使用你喜欢的语言来驱动，整体的感觉都不会相差多少。因此，相对于命令行程序，如果你更愿意通过一种编程语言去驱动Redis，你不会感觉到有任何适应的问题。如果真想如此，可以到Redis的[客户端推荐页面](http://redis.io/clients)下载适合的Redis载体。

\clearpage

## 第1章 - 基础知识

是什么使Redis显得这么特别？Redis具体能解决什么类型的问题？要实际应用Redis，开发者必须储备什么知识？在我们能回答这么一些问题之前，我们需要明白Redis到底是什么。

Redis通常被人们认为是一种持久化的存储器关键字-值型存储（in-memory persistent key-value store）。我认为这种对Redis的描述并不太准确。Redis的确是将所有的数据存放于存储器（更多是是按位存储），而且也确实通过将数据写入磁盘来实现持久化，但是Redis的实际意义比单纯的关键字-值型存储要来得深远。纠正脑海里的这种误解观点非常关键，否则你对于Redis之道以及其应用的洞察力就会变得越发狭义。

事实是，Redis引入了5种不同的数据结构，只有一个是典型的关键字-值型结构。理解Redis的关键就在于搞清楚这5种数据结构，其工作的原理都是如何，有什么关联方法以及你能怎样应用这些数据结构去构建模型。首先，让我们来弄明白这些数据结构的实际意义。

应用上面提及的数据结构概念到我们熟悉的关系型数据库里，我们可以认为其引入了一个单独的数据结构——表格。表格既复杂又灵活，基于表格的存储和管理，没有多少东西是你不能进行建模的。然而，这种通用性并不是没有缺点。具体来说就是，事情并不是总能达到假设中的简单或者快速。相对于这种普遍适用（one-size-fits-all）的结构体系，我们可以使用更为专门化的结构体系。当然，因此可能有些事情我们会完成不了(至少，达不到很好的程度）。但话说回来，这样做就能确定我们可以获得想象中的简单性和速度吗？

针对特定类型的问题使用特定的数据结构？我们不就是这样进行编程的吗？你不会使用一个散列表去存储每份数据，也不会使用一个标量变量去存储。对我来说，这正是Redis的做法。如果你需要处理标量、列表、散列或者集合，为什么不直接就用标量、列表、散列和集合去存储他们？为什么不是直接调用`exists(key)`去检测一个已存在的值，而是要调用其他比O(1)（常量时间查找，不会因为待处理元素的增长而变慢）慢的操作？

### 数据库（Databases）

与你熟悉的关系型数据库一致，Redis有着相同的数据库基本概念，即一个数据库包含一组数据。典型的数据库应用案例是，将一个程序的所有数据组织起来，使之与另一个程序的数据保持独立。

在Redis里，数据库简单的使用一个数字编号来进行辨认，默认数据库的数字编号是`0`。如果你想切换到一个不同的数据库，你可以使用`select`命令来实现。在命令行界面里键入`select 1`，Redis应该会回复一条`OK`的信息，然后命令行界面里的提示符会变成类似`redis 127.0.0.1:6379[1]>`这样。如果你想切换回默认数据库，只要在命令行界面键入`select 0`即可。

### 命令、关键字和值（Commands, Keys and Values）

Redis不仅仅是一种简单的关键字-值型存储，从其核心概念来看，Redis的5种数据结构中的每一个都至少有一个关键字和一个值。在转入其它关于Redis的有用信息之前，我们必须理解关键字和值的概念。

关键字（Keys）是用来标识数据块。我们将会很常跟关键字打交道，不过在现在，明白关键字就是类似于`users:leto`这样的表述就足够了。一般都能很好地理解到，这样关键字包含的信息是一个名为`leto`的用户。这个关键字里的冒号没有任何特殊含义，对于Redis而言，使用分隔符来组织关键字是很常见的方法。

值（Values）是关联于关键字的实际值，可以是任何东西。有时候你会存储字符串，有时候是整数，还有时候你会存储序列化对象（使用JSON、XML或其他格式）。在大多数情况下，Redis会把值看做是一个字节序列，而不会关注它们实质上是什么。要注意，不同的Redis载体处理序列化会有所不同（一些会让你自己决定）。因此，在这本书里，我们将仅讨论字符串、整数和JSON。

现在让我们活动一下手指吧。在命令行界面键入下面的命令：

	set users:leto "{name: leto, planet: dune, likes: [spice]}"

这就是Redis命令的基本构成。首先我们要有一个确定的命令，在上面的语句里就是`set`。然后就是相应的参数，`set`命令接受两个参数，包括要设置的关键字，以及相应要设置的值。很多的情况是，命令接受一个关键字（当这种情况出现，其经常是第一个参数）。你能想到如何去获取这个值吗？我想你会说（当然一时拿不准也没什么）：

	get users:leto

关键字和值的是Redis的基本概念，而`get`和`set`命令是对此最简单的使用。你可以创建更多的用户，去尝试不同类型的关键字以及不同的值，看看一些不同的组合。

### 查询（Querying）

随着学习的持续深入，两件事情将变得清晰起来。对于Redis而言，关键字就是一切，而值是没有任何意义。更通俗来看就是，Redis不允许你通过值来进行查询。回到上面的例子，我们就不能查询生活在`dune`行星上的用户。

对许多人来说，这会引起一些担忧。在我们生活的世界里，数据查询是如此的灵活和强大，而Redis的方式看起来是这么的原始和不高效。不要让这些扰乱你太久。要记住，Redis不是一种普遍使用（one-size-fits-all）的解决方案，确实存在这么一些事情是不应该由Redis来解决的（因为其查询的限制）。事实上，在考虑了这些情况后，你会找到新的方法去构建你的数据。

很快，我们就能看到更多实际的用例。很重要的一点是，我们要明白关于Redis的这些基本事实。这能帮助我们弄清楚为什么值可以是任何东西，因为Redis从来不需要去读取或理解它们。而且，这也可以帮助我们理清思路，然后去思考如何在这个新世界里建立模型。

### 存储器和持久化（Memory and Persistence）

我们之前提及过，Redis是一种持久化的存储器内存储（in-memory persistent store）。对于持久化，默认情况下，Redis会根据已变更的关键字数量来进行判断，然后在磁盘里创建数据库的快照（snapshot）。你可以对此进行设置，如果X个关键字已变更，那么每隔Y秒存储数据库一次。默认情况下，如果1000个或更多的关键字已变更，Redis会每隔60秒存储数据库；而如果9个或更少的关键字已变更，Redis会每隔15分钟存储数据库。

除了创建磁盘快照外，Redis可以在附加模式下运行。任何时候，如果有一个关键字变更，一个单一附加（append-only）的文件会在磁盘里进行更新。在一些情况里，虽然硬件或软件可能发生错误，但用那60秒有效数据存储去换取更好性能是可以接受的。而在另一些情况里，这种损失就难以让人接受，Redis为你提供了选择。在第5章里，我们将会看到第三种选择，其将持久化任务减荷到一个从属数据库里。

至于存储器，Redis会将所有数据都保留在存储器中。显而易见，运行Redis具有不低的成本：因为RAM仍然是最昂贵的服务器硬件部件。

我很清楚有一些开发者对即使是一点点的数据空间都是那么的敏感。一本《威廉·莎士比亚全集》需要近5.5MB的存储空间。对于缩放的需求，其它的解决方案趋向于IO-bound或者CPU-bound。这些限制（RAM或者IO）将会需要你去理解更多机器实际依赖的数据类型，以及应该如何去进行存储和查询。除非你是存储大容量的多媒体文件到Redis中，否则存储器内存储应该不会是一个问题。如果这对于一个程序是个问题，你就很可能不会用IO-bound的解决方案。

Redis有虚拟存储器的支持。然而，这个功能已经被认为是失败的了（通过Redis的开发者），而且它的使用已经被废弃了。

（从另一个角度来看，一本5.5MB的《威廉·莎士比亚全集》可以通过压缩减小到近2MB。当然，Redis不会自动对值进行压缩，但是因为其将所有值都看作是字节，没有什么限制让你不能对数据进行压缩/解压，通过牺牲处理时间来换取存储空间。）

### 整体来看（Putting It Together）

我们已经接触了好几个高层次的主题。在继续深入Redis之前，我想做的最后一件事情是将这些主题整合起来。这些主题包括，查询的限制，数据结构以及Redis在存储器内存储数据的方法。

当你将这3个主题整合起来，你最终会得出一个绝妙的结论：速度。一些人可能会想，当然Redis会很快速，要知道所以的东西都在存储器里。但这仅仅是其中的一部分，让Redis闪耀的真正原因是其不同于其它解决方案的特殊数据结构。

能有多快速？这依赖于很多东西，包括你正在使用着哪个命令，数据的类型等等。但Redis的性能测试是趋向于数万或数十万次操作**每秒**。你可以通过运行`redis-benchmark`（就在`redis-server`和`redis-cli`的同一个文件夹里）来进行测试。

我曾经试过将一组使用传统模型的代码转向使用Redis。在传统模型里，运行一个我写的载入测试，需要超过5分钟的时间来完成。而在Redis里，只需要150毫秒就完成了。你不会总能得到这么好的收获，但希望这能让你对我们所谈的东西有更清晰的理解。

理解Redis的这个特性很重要，因为这将影响到你如何去与Redis进行交互。拥有SQL背景的程序员通常会致力于让数据库的数据往返次数减至最小。这对于任何系统都是个好建议，包括Redis。然而，考虑到我们是在处理比较简单的数据结构，有时候我们还是需要与Redis服务器频繁交互，以达到我们的目的。刚开始的时候，可能会对这种数据访问模式感到不太自然。实际上，相对于我们通过Redis获得的高性能而言，这仅仅是微不足道的损失。

### 小结

虽然我们只接触和摆弄了Redis的冰山一角，但我们讨论的主题已然覆盖了很大范围内的东西。如果觉得有些事情还是不太清楚（例如查询），不用为此而担心，在下一章我们将会继续深入探讨，希望你的问题都能得到解答。

这一章的要点包括：

* 关键字（Keys）是用于标识一段数据的一个字符串

* 值（Values）是一段任意的字节序列，Redis不会关注它们实质上是什么

* Redis展示了（也实现了）5种专门的数据结构

* 上面的几点使得Redis快速而且容易使用，但要知道Redis并不适用于所有的应用场景

\clearpage

## 第2章 - 数据结构

现在开始将探究Redis的5种数据结构，我们会解释每种数据结构都是什么，包含了什么有效的方法（Method），以及你能用这些数据结构处理哪些类型的特性和数据。

目前为止，我们所知道的Redis构成仅包括命令、关键字和值，还没有接触到关于数据结构的具体概念。当我们使用`set`命令时，Redis是怎么知道我们是在使用哪个数据结构？其解决方法是，每个命令都相对应于一种特定的数据结构。例如，当你使用`set`命令，你就是将值存储到一个字符串数据结构里。而当你使用`hset`命令，你就是将值存储到一个散列数据结构里。考虑到Redis的关键字集很小，这样的机制具有相当的可管理性。

**[Redis的网站](http://redis.io/commands)里有着非常优秀的参考文档，没有任何理由去重造轮子。但为了搞清楚这些数据结构的作用，我们将会覆盖那些必须知道的重要命令。**

没有什么事情比高兴的玩和试验有趣的东西来得更重要的了。在任何时候，你都能通过键入`flushdb`命令将你数据库里的所有值清除掉，因此，不要再那么害羞了，去尝试做些疯狂的事情吧！

### 字符串（Strings)

在Redis里，字符串是最基本的数据结构。当你在思索着关键字-值对时，你就是在思索着字符串数据结构。不要被名字给搞混了，如之前说过的，你的值可以是任何东西。我更喜欢将他们称作“标量”（Scalars），但也许只有我才这样想。

我们已经看到了一个常见的字符串使用案例，即通过关键字存储对象的实例。有时候，你会频繁地用到这类操作：

	set users:leto "{name: leto, planet: dune, likes: [spice]}"

除了这些外，Redis还有一些常用的操作。例如，`strlen <key>`能用来获取一个关键字对应值的长度；`getrange <key> <start> <end>`将返回指定范围内的关键字对应值；`append <key> <value>`会将value附加到已存在的关键字对应值中（如果该关键字并不存在，则会创建一个新的关键字-值对）。不要犹豫，去试试看这些命令吧。下面是我得到的：

	> strlen users:leto
	(integer) 42

	> getrange users:leto 27 40
	"likes: [spice]"

	> append users:leto " OVER 9000!!"
	(integer) 54

现在你可能会想，这很好，但似乎没有什么意义。你不能有效地提取出一段范围内的JSON文件，或者为其附加一些值。你是对的，这里的经验是，一些命令，尤其是关于字符串数据结构的，只有在给定了明确的数据类型后，才会有实际意义。

之前我们知道了，Redis不会去关注你的值是什么东西。通常情况下，这没有错。然而，一些字符串命令是专门为一些类型或值的结构而设计的。作为一个有些含糊的用例，我们可以看到，对于一些自定义的空间效率很高的（space-efficient）串行化对象，`append`和`getrange`命令将会很有用。对于一个更为具体的用例，我们可以再看一下`incr`、`incrby`、`decr`和`decrby`命令。这些命令会增长或者缩减一个字符串数据结构的值：

	> incr stats:page:about
	(integer) 1
	> incr stats:page:about
	(integer) 2

	> incrby ratings:video:12333 5
	(integer) 5
	> incrby ratings:video:12333 3
	(integer) 8

由此你可以想象到，Redis的字符串数据结构能很好地用于分析用途。你还可以去尝试增长`users:leto`（一个不是整数的值），然后看看会发生什么（应该会得到一个错误）。

更为进阶的用例是`setbit`和`getbit`命令。“今天我们有多少个独立用户访问”是个在Web应用里常见的问题，有一篇[精彩的博文](http://blog.getspool.com/2011/11/29/fast-easy-realtime-metrics-using-redis-bitmaps/)，在里面可以看到Spool是如何使用这两个命令有效地解决此问题。对于1.28亿个用户，一部笔记本电脑在不到50毫秒的时间里就给出了答复，而且只用了16MB的存储空间。

最重要的事情不是在于你是否明白位图（Bitmaps)的工作原理，或者Spool是如何去使用这些命令，而是应该要清楚Redis的字符串数据结�