Django笔记：Redis键值对数据库

Redis是一种nosql数据库（非关系型数据库），它的数据是以键值对的形式保存在内存中的，同时也可以定时将数据同步到磁盘文件中，即实现数据的持久化，相比于Memcached缓存系统，它支持更多的数据结构，如string、list（队列和栈）、set（集合）、sorted set（有序集合）、hash（hash表）等。本文只是简单整理了下学习笔记，感兴趣的话可以查看中文官方文档。

一、使用场景和特点

1. 常用的使用场景

1. 登录会话存储：存储在Redis中，与Memcached相比，数据不会丢失。
2. 排行榜或计数器：一些实时的排行或计数都可以采用Redis来实现。
3. 消息队列：如celery就是使用Redis作为中间人。
4. 当前在线人数：实时的数据，但是又不需要存储到数据库中，可以采用Redis来实现。
5. 常用的数据缓存：如论坛的首页等不会经常变化的数据存储到Redis中。
6. 前100文章或评论进行缓存：一般情况下，用户浏览数据只会浏览前面的部分，可以把这些经常访问的数据缓存到Redis数据库中。
7. 好友关系：微博的好友关系就是使用Redis实现的。
8. 发布和订阅功能：可以用来做聊天软件。

2. 和Memcached的比较

二、安装和使用

1. 安装与连接

Redis是不支持Windows系统的，只能在Linux上进行操作。以下示例的命令以ubuntu系统为例。
安装：sudo apt-get install redis-server。
卸载：sudo apt-get purge --auto-remove redis-server。
启动：安装后默认自动启动，可以通过命令查看进程信息ps aux|grep redis。也可以通过命令手动启动sudo service redis-server start（重启就是restart）。
停止：sudo service redis-server stop。
连接redis-server：可以使用命令redis-cli进行连接，相当于Redis的客户端，命令格式为redis-cli -h [ip] -p [port]，如redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379，Redis默认的启动端口为6379。
设置密码：在配置文件/etc/redis/redis.conf中放开requirepass password项，并将password替换为对应的密码即可。设置密码后还是可以正常连接，但是连接之后需要先执行auth [password]后才能进行正常的数据更新等操作，不然无法进行正常的操作。当然也可以在连接时是用-a参数指定密码，如redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 -a 123456。
其他机器连接本机Redis：默认只能本机连接，如果想要其他机器也能连接到本机的Redis，则需要在配置文件/etc/redis/redis.conf中给bind 127.0.0.1之后添加具体的本机ip，如bind 127.0.0.1 xxx.xxx.xxx.xxx，其他机器就能通过后面这个ip来进行连接了。

2. 常用基础操作

添加：使用set和get命令进行数据的添加和获取，添加数据时默认为字符串类型，如果设置的值中含有空格则需要使用双引号包裹起来。

127.0.0.1:6379> set username zhangsan
OK
127.0.0.1:6379> get username
"zhangsan"
127.0.0.1:6379> set username "zhang san"
OK
127.0.0.1:6379> get username
"zhang san"

删除：使用del命令进行删除。

127.0.0.1:6379> del username
(nil)

设置过期时间：添加数据时如果没有设置过期时间，则默认为永久不过期。可以采用两种方式设置过期时间，一种是在添加值时进行设置：set key value EX timeout或setex key timeout value，另一种是对已经存在的值进行设置：expire key timeout。timeout单位为秒。
查看过期时间：通过命令ttl key进行查看。
查看所有的key：通过命令keys *进行查看。
删除全部数据：flushall删除全部键值对，实际工作中慎用。

3. 常用列表操作

Redis中列表操作是有专门的命令来执行的，而不是先创建一个列表，再对列表进行操作。
在列表头/尾添加数据：lpush/rpush key value。将value插入到key对应的列表的表头/尾，如果key不存在，则创建一个空列表并执行lpush/rpush操作，如果key对应的值不是列表，则会返回一个错误。
查看列表元素：lrange key start stop。返回列表内指定区间的元素，如果要查看全部元素，则可以使用命令lrange key 0 -1。
移除列表头/尾元素：lpop/rpop key。移除（弹出）列表头/尾的一个元素并返回。
移除列表多个元素：lrem key count value。删除列表中指定count个数的value元素。count大于0时，表示从表头开始搜索并删除指定个数值为value的元素；count小于0时，表示从表尾开始搜索并删除指定个数（绝对值）值为value的元素；count等于0时，表示删除全部值为value的元素。
根据索引查看列表元素：lindex key index。查看指定索引的元素。
查看列表元素个数：llen key。查看列表中的元素个数。

4. 常用集合操作

同列表一样，不需要先创建集合，再进行集合操作，在往key中添加集合数据时，如果没有则会自动创建该集合。
添加集合元素：sadd key value1 value2 ...。往集合中添加数据，可以一次添加多个值。
查看集合元素：smembers key。查看集合中的元素。
移除集合元素：srem key value1 value2。移除集合中的元素，可以一次移除多个元素。
查看集合中的元素个数：scard key。查看集合中的元素个数。
查看多个集合的交集：sinter key1 key2。查看多个集合的交集。
查看多个集合的并集：sunion key1 key2。查看多个集合的并集。
查看多个集合的差集：sdiff key1 key2。查看多个集合的差集。

5. 常用hash操作

哈希操作指的是value的数据类型为字典，同样的，不需要先创建hash表（字典）再进行操作，在添加数据时，如果hash表不存在则会自动创建。
添加数据：hset key field value。在key对应的hash表（字典）中添加一个新的键值对field/value。hmset key field1 value1 field2 value2 ...：一次添加多个键值对。
查看数据：hget key field。查看key对应的hash表（字典）中field对应的值。
删除数据：hdel key field。删除key对应的hash表（字典）中field对应的值。
查看所有的子键值对：hgetall key。查看key对应的hash表（字典）中所有的field/value。
查看所有的key：hkeys/hvals key。查看key对应的hash表（字典）中所有的field或value。
查看是否存在某个key：hexists key field。查看key对应的hash表（字典）中是否存在指定的field。
查看子键值对个数：hlen key。查看查看key对应的hash表（字典）中的键值对个数。

6. 常用事务操作

Redis事务可以一次执行多个命令，具有以下两个基本特征：

• 隔离操作：事务中的所有命令都会序列化、按顺序执行，不会被打断。
• 原子操作：事务中的命令要么全部执行，要么全部不执行。

开启一个事务：multi。执行这个命令后就开启了一个事务，之后的所有命令都不会被真正的执行，而是在执行该事务的时候一起执行事务中的所有命令。
执行事务：exec。执行事务中的所有命令，如果事务中的命令有报错，则该事务也会执行失败。
取消事务：discard。在使用multi命令后，执行exec命令之前，可以使用discard命令取消并退出事务。
监视：watch key1 key2 ..。监视一个或多个key，在指定监视后，在定义事务过程中，如果该key的值发生了变化，那么执行事务时，对该key的值的修改将不会生效。
取消监视：unwatch。取消监视所有的key。

7. 发布订阅操作

给某个频道发布消息：publish channel message。channel名称和message内容都可以自定义。
订阅某个频道的消息：subscribe channel1 channel2 ...。执行这个命令后，程序相当于进入了一个死循环，会一直等待发布者发布消息，一旦发布者发布了消息，那么此订阅程序就能马上收到消息。

三、持久化机制

Redis提供了两种持久化机制或者说备份方式，即RDB和AOF，它们的存储方式都是存储在磁盘的特定文件中，这两种方式的配置信息都在配置文件/etc/redis/redis.conf中，它们各自的特点可以参考如下表格。

四、Python操作Redis

安装：pip install redis。
Python中对应操作的方法名大多和客户端操作时的命令是一致的，可以参考命令来使用，下面只展示部分的操作方法，更多方法可以查看源码。

from redis import Redis

# 连接Redis
cache = Redis(host="192.168.1.17", port=6379, password="123456")

# 1. 普通键值对，即value为字符串类型
# 添加数据，可以使用ex参数指定过期时间
cache.set("username", "zhangsan")
# 获取数据
print(cache.get("username"))
# 删除数据
cache.delete("username")

# 2. 列表操作
# 添加数据
cache.lpush("languages", "python")
cache.lpush("languages", "java")
# 获取数据
print(cache.lrange("languages", 0, -1))

# 3. 集合操作
# 添加数据
cache.sadd("person", "zhangsan")
cache.sadd("person", "lisi")
# 获取数据
print(cache.smembers("person"))

# 4. hash操作
# 添加数据
cache.hset("person", "name", "zhangsan")
cache.hset("person", "age", "18")
# 获取数据
print(cache.hgetall("person"))

# 5. 事务操作
# 创建管道（事务）
pl = cache.pipeline()
# 添加命令
pl.set("username", "lisi")
pl.set("age", "20")
# 执行事务
pl.execute()

# 6. 发布与订阅操作
# 监听操作
ps = cache.pubsub()
# 订阅频道
ps.subscribe("mychannel")
while True:
    # 监听消息
    for message in ps.listen():
        print(message)

"""
# 发布消息（在另一个程序中运行）
from redis import Redis

# 连接Redis
cache = Redis(host="192.168.1.17", port=6379, password="123456")

# 发布消息
for i in range(5):
    cache.publish("mychannel", "xxxxx@qq.com")
"""

注：本文为学习笔记，发现错误欢迎指出。