Redis的基础与django使用redis

文章目录一、Redis的简介和安装1.1 Redis简介1.2 安装Redis二、python操作redis2.1 普通连接2.2 连接池2.3 redis库的操作三、Redis基本操作3.1 Key的操作3.2 Value的操作（常用类型）3.2.1 字符串（Strings）类型3.2.2 哈希（Hashes）类型3.2.3 链表（Lists）类型3.2.4 集合（Sets）类型3.2.5 有序

花_城

6428人浏览 · 2022-01-11 22:12:54

花_城 · 2022-01-11 22:12:54 发布

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一、Redis的简介和安装
二、python操作redis
三、Redis基本操作
四、管道（Pipelining）
五、在django中使用redis

一、Redis的简介和安装

1.1 Redis简介

Redis是一个用c语言开发的非关系型（NoSQL）数据库，它将数据以key-value的形式存储在内存中，性能高并且开源、免费。

redis的应用场景：

缓存系统；
计数器：网站访问量、转发量、评论数……；
消息队列（发布订阅，阻塞队列）；
排行榜（有序集合）；
实时系统：垃圾邮件处理系统（布隆过滤器）；
……

redis的其他特点：

支持数据持久化，可以将数据保存到磁盘中，实现永久存储；
value支持多种数据类型：字符串Strings、链表Lists、集合Sets、有序集合Sorted Sets、哈希Hashes等等。
支持主从模式，可以配置集群，能支撑起大型的项目。
……

1.2 安装Redis

Ubuntu 下安装：

在终端中执行：

sudo add-apt-repository ppa:redislabs/redis
sudo apt-get update
sudo apt-get install redis

windows 下安装：

到官网下载安装包，直接安装即可。
测试是否安装成功：
```
redis-cli ping
# 输出：PONG，则表示安装成功
```
这是redis官方提供的简易redis客户端，可以执行redis的各种命令，要退出，输入：quit后回车。

指定ip、端口和密码：
```
 redis-cli -h host -p port -a password
```

1.3 启动和关闭 Redis-server

三种启动方式：

默认启动方式：
```
redis-server
```

指定参数启动：

redis-server --port 6380  # 指定端口为6380

redis 的默认端口为6379。

指定配置文件启动：

redis-server redis.conf    # 文件需要自行创建，文件名随意

常用配置：

# 是否以守护进程方式启动
daemonize yes
# 端口号
port 6379
# ip地址，默认的 127.0.0.1 不支持远程连接
bind 0.0.0.0  
# 工作目录
dir "路径"
# 日志位置
logfile "路径"
# 关闭保护模式
protected-mode no
# 设置密码
requirepass 123456
# 最大内存使用量，默认为0，表示无限制
maxmemory 128M

关闭 redis-server：

redis-cli shutdown

二、python操作redis

使用python操作redis，可以安装一个第三方库，名字就叫做redis。它提供了一些接口，能够使我们更加方便的操作redis。

安装：

pip install redis

2.1 普通连接

python操作redis，需要通过一个redis连接对象来进行：

import redis

# 创建连接对象
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)

# 执行具体操作
r.set('foo', 'bar')  # 给key设置value
print(r.get('foo'))  # 根据key获取value
# 打印：b'bar'

默认情况下，Python 3中的所有响应都以字节的形式返回。默认的编码是utf-8，但这可以通过指定redis的encoding参数来定制。

2.2 连接池

连接池是一种提高性能的技术手段，它提前创建好一些连接并保存在池中。当有请求时，就从连接池中直接取出一个连接，用完再放回去。这样就免去了创建连接和销毁连接的过程。

import redis
# 创建连接池
pool = redis.ConnectionPool(host='localhost', port=6379,
                         db=0, max_connections=1000)
# 从连接池获取连接对象
r = redis.Redis(connection_pool=pool)

# 像普通连接一样使用即可

max_connections指的是请求池中的最大连接数，默认是 $2^{31}$ 。

2.3 redis库的操作

redis库中的方法以及方法的参数与redis-cli的命令以及参数是一致的，方法名称对应命令，方法参数对应命令参数。因此，学会了redis-cli的命令，就学会了redis库的使用。

三、Redis基本操作

我们现在通过redis-cli 来学习一下redis的具体操作，它会提示参数，十分好用。

3.1 redis 通用命令

通过 redis-cli 连接 redis-server：

redis-cli [-p 端口 -h ip地址]    # 默认连接本地地址和6379端口

如果设置了密码：
```
redis-cli -a 密码
```
也可以先正常连接，进入客户端后，输入auth回车，再输入密码，完成验证。
退出 redis-cli：
```
exit    # 或quit
```
查看服务器详细信息：
```
info
```
查看redis配置信息：
```
config get *
```
修改redis配置：
```
config set requirepass 密码
```
将所做的修改保存到配置文件：
```
config rewrite
```
查看所有连接到服务器的客户端信息：
```
client list
```
关闭客户端连接：
```
client kill ip:端口
```
清空所有数据库：
```
flushall
```
清空当前数据库：
```
flushdb
```
选择一个数据库：
```
select 数字
```
redis默认有16个数据库，编号0~15，默认的是第0个。
实时监控服务器：
```
monitor
```
一般用于日志审计。

3.2 Key的操作

Redis的key是二进制安全的，这意味着我们可以使用任何二进制序列作为key，从像"foo"这样的字符串到JPEG文件的内容，甚至是空字符串。key的大小最大允许 512 MB。

删除指定的key：
```
DEL key1 key2 ...
```
key被删除，value也就不复存在。
检查指定的key是否存在：
```
EXISTS key1 key2 ...
```
存在几个，就返回几。
查看数据库中key的总数：
```
DBSIZE
```
给key设置过期时间：
```
EXPIRE key 秒数
```
到达指定秒数后，该key就会被删除（key删除则value跟着一起消失）。
查看剩余有效期：
```
TTL key
```
去除过期限制：
```
PERSIST key
```

返回符合给定模式（pattern）的所有key：

KEYS A*  # 返回以A开头的key
KEYS *   # 返回所有key

查看key所存储的value的数据结构类型：
```
type key
```
重命名key：
```
RENAME OLD_KEY_NAME NEW_KEY_NAME
```
移动key到指定数据库：
```
MOVE key db
```
随机返回一个key：
```
RANDOMKEY
```

3.3 Value的操作（常用类型）

3.3.1 字符串（Strings）类型

string 是 redis 最基本的类型，它可以包含任何数据。比如jpg图片或者序列化的对象，string 类型的值最大能存储 512MB。

为指定的key设置value：
```
SET key value [EX 参数] [NX|XX]
```
- EX：过期时间，单位为秒；
- NX：仅当该key不存在时，设置该key；
- XX：仅当该key存在时，设置该key；
获取指定key的value：
```
GET key
```
为多个key设置多个value：
```
MSET key1 value1 key2 value2 ...
```
获取所有给定key的值：
```
MGET key1 key2 ...
```
给key设置一个新的value并返回旧的value：
```
GETSET key value  # 返回旧value
```

给指定key的value切片，然后返回子字符串：

GETRANGE key 起始索引 结束索引

SET key1 hello,world
GETRANGE key1 0 4  # 返回"hello"
GETRANGE key1 -5 -1  # 返回"world"

重写指定位置后面的value值：

SETRANGE key 起始位置 value

SET key1 hello,world
SETRANGE key1 4 ,redis
GET key1  # 返回"hell,redis"

将key的整数值增加1：
```
INCR key
```
key中的value不是整数或者字面值不是整数，则会报错。
将key的整数值减少1：
```
DECR key
```
在value后面追加内容：
```
APPEND key 追加的内容
```

3.3.2 哈希（Hashes）类型

redis的哈希类型是一个==“字段-值（field-value）”的集合==，类似于python中的字典。

设置key的内容：

HSET key field1 value1 [field2 value2 ...]

获取key中指定字段的内容：
```
HGET key field
```
获取key中多个字段的值：
```
HMGET key field1 [field2 ...]
```
删除一个或多个字段：
```
HDEL key field1 [field2 ...]
```
查看key中，指定字段是否存在：
```
HEXIETS key field
```
获取指定key的所有字段和值（慎用）：
```
HGETALL key
```
迭代获取key中的所有字段和值（建议以此替代HGETALL）：
```
HSCAN key cursor  # 开始一次迭代时，cursor传入0
```
返回值除了字段和值外，还有本次迭代后的游标（cursor）位置，我们需要在下一次调用中使用它作为游标参数。

而在开始一次全新的迭代时，游标的值应该传入0；
获取指定key中的所有字段：
```
HKEYS key
```
获取指定key中的所有值：
```
HVALS key
```
获取字段的数量：
```
HLEN key
```
让字段的整数值加上一个增量：
```
HINCRBY key field 增量
```
这个增量可以是负数，以此实现减少的效果。

3.3.3 链表（Lists）类型

Redis链表是根据插入顺序排序的字符串元素集合，它们是基于链表数据结构实现的。

在链表前面（左面）添加一个或多个元素：
```
LPUSH key element1 [element2 ...]
```
在链表后面（右面）添加一个或多个元素：
```
RPUSH key element1 [element2 ...]
```
获取链表长度：
```
LLEN key
```

将元素插入链表的指定元素之前或之后：

LINSERT key BEFORE|AFTER 指定元素 要插入的元素

在指定位置放入元素：
```
LSET key 索引 element
```
新的元素会覆盖原来的元素。
从链表移除元素：
```
LREM key count element
```
- count > 0：表示从左往右移除count个与指定元素相等的元素；
- count < 0：表示从右往左移除count个与指定元素相等的元素；
- count = 0：表示移除所有与指定元素相等的元素；
移除并返回链表中的第一个或前几个元素：
```
LPOP key [count]
```
移除并返回链表中的最后一个或后几个元素：
```
RPOP key [count]
```
根据索引获取指定元素：
```
LINDEX key index
```
删除并返回链表中的第一个元素，没有可用的元素就阻塞，直到有可用的元素：
```
BLPOP key [key ...] timeout
```
timeout指阻塞的最大秒数，是一个双精度值，设置为0表示无时间限制。

3.3.4 集合（Sets）类型

Redis的Sets是唯一的、无序的字符串元素的集合，不能出现重复的数据。

向集合添加一个或多个成员：
```
SADD key member [memebr1 ...]
```
获取一个集合中成员的数量：
```
SCARD key
```
返回集合中的所有成员：
```
SMEMBERS key
```
判断给定的值是否是集合的成员：
```
SISMEMBER key member
```
返回多个集合的交集：
```
SINTER key [key ...]
```
返回多个集合的并集：
```
SUNION key [key ...]
```
返回一个集合与给定集合的差集的元素：
```
SDIFF key1 key2
```
从集合中随机返回一个成员并从集合中移除：
```
SPOP key [count]
```
count用来设置随机返回的数量，不写就是1个。
从集合中删除指定成员：
```
SREM key member [member ...]
```

3.4.5 有序集合（Sorted Sets）类型

Redis的Sorted Sets类似于上面的Sets，但每个字符串元素都与一个名为score的浮点数值相关联。与Sets不同，Sorted Sets中的元素是按照它们的score从小到大排序，因此它可以检索一个范围内的元素（例如，获取前10个或下10个）。

向有序集合添加一个或多个成员，如果已经存在，则更新其score：
```
ZADD key [NX|XX] score member
```
- NX：只添加新元素。不要更新已经存在的元素。
- XX：只更新已经存在的元素。不要添加新元素。
从有序集合中删除若干个元素：
```
ZREM key member [member ……]
```
获取成员的score：
```
ASCORE key member
```
增加成员的score值：
```
ZINCRBY key 增量 member
```
迭代有序集合中的元素：
```
ZSCAN key 游标
```
获取有序集合中的成员数：
```
ZCARD key
```
按照索引获取一个范围内的成员：
```
ZRANGE key min max
```
按照score获取一个范围内的成员：
```
ZRANGEBYSCORE min max
```
获取成员的索引（从0开始）：
```
ZRANK key member
```

更多redis 命令请参考官方文档：传送门

四、管道（Pipelining）

Redis是一个使用客户端-服务器模型的TCP服务器，也被称为请求/响应协议。也就是说，redis每次执行一个请求，需要经过以下步骤：

客户端向服务器发送一个查询，然后从套接字读取数据，通常以阻塞的方式获取服务器的响应。
服务器处理命令并将响应发送回客户端。

如果现在有一堆命令等待执行，发送完一个请求，等待响应再发送下一个请求……就会造成时间上的浪费。所以，我们希望能够一次就发送多条命令，以节省时间。而管道就能帮助我们实现这一需求。

通过管道可以在无需等待请求被响应的情况下，发送下一个请求。并且，通过管道还可以对事务进行部分支持（不支持回滚）。

使用方法（通过python的redis库）：

import redis

conn = redis.Redis("127.0.0.1", 6379)
pipe = conn.pipeline(transaction=True)  # 参数代表使用事务

# 开启事务块
pipe.multi()
pipe.set('key', 'value') 
# ......
# 执行事务块
pipe.execute()

五、在django中使用redis

django是不支持redis作为缓存的，但我们可以使用上面的redis库，也可以使用专门的django-redis库添加支持。下面简单说一下django-redis的使用方法。

安装django-redis：
```
pip install django-redis
```
在项目配置文件中，配置CACHES后端：
```
CACHES = {
    "default": {
        "BACKEND": "django_redis.cache.RedisCache",
        "LOCATION": "redis://127.0.0.1:6379/1",
        "OPTIONS": {
            "CLIENT_CLASS": "django_redis.client.DefaultClient",
        }
    }
}
```
LOCATION支持三种参数：
- 创建一个正常的TCP套接字连接：
  
  redis://[[username]:[password]]@localhost:6379/0；
- 创建一个SSL封装的TCP套接字连接：
  
  rediss://[[username]:[password]]@localhost:6379/0；
- 创建一个unix domain套接字连接：
  
  unix://[[username]:[password]]@/path/to/socket.sock?db=0。
如果有密码，在OPTIONS中设置"PASSWORD":"密码"。

使用方法有两种：

使用django提供的接口：

from django.core.cache import cache

cache.set("key", value, timeout=30)
cache.get("key", default="默认值")

使用django-redis：

from django-redis import get_redis_connection
conn = get_redis_connection("default")
conn.hgetall("key")

更加详细的说明，请参考官方文档：传送门

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