C++文件服务器项目—Redis—2

前言

  本文简单介绍了一下redis以及C接口的客户端库hiredis的使用

  本专栏知识点是通过零声教育的线上课学习，进行梳理总结写下文章，对c/c++linux课程感兴趣的读者，可以点击链接 C/C++后台高级服务器课程介绍 详细查看课程的服务。

1. 数据库类型

1.1 基本概念

1. 关系型数据库 - sql
   • 操作数据必须要使用sql语句
   • 数据存储在磁盘
   • 存储的数据量大
   • 举例:
     • mysql
     • oracle
     • sqlite - 文件数据库
     • sql server
2. 非关系数据库 - nosql
   • 操作不使用sql语句
     • 使用命令
   • 数据默认存储在内存
     • 速度快, 效率高
     • 存储的数据量小
   • 不需要数据库表
     • 以键值对的方式存储的

1.2 关系/非关系型数据库搭配使用

  RDBMS: Relational Database Management System-关系数据库管理系统

1. 所有的数据默认存储在关系型数据库中
2. 客户端访问服务器, 有一些数据, 服务器需要频繁的查询数据
   • 服务器首先将数据从关系型数据库中读出 -> 第一次
     • 将数据写入到redis中
   • 客户端第二次以及以后访问服务器
     • 服务器从redis中直接读数据
     • 如果redis没有再从关系型数据库中去读

2. redis基础知识点

2.1 redis安装

• 英文官方： https://redis.io/
• 中文官方： http://redis.cn/
• git：https://github.com/redis/redis

#下载
git clone https://github.com/redis/redis.git
cd redis
make
make install

2.2 redis中的两个角色

# 服务器 - 启动
redis-server	# 默认启动
redis-server confFileName # 根据配置文件的设置启动

# 客户端
redis-cli	# 默认连接本地, 绑定了6379默认端口的服务器
redis-cli -p 端口号
redis-cli -h IP地址 -p 端口 # 连接远程主机的指定端口的redis
# 通过客户端关闭服务器
shutdown
# 客户端的测试命令
ping [MSG]

2.3 redis中数据的组织格式

• 键值对
  • key: 必须是字符串 -> “hello”
  • value: 可选的
    • String类型
    • List类型
    • Set类型
    • SortedSet类型
    • Hash类型

2.4 redis中常用数据类型

• String类型

  • 字符串

• List类型

  • 存储多个string字符串

• Set类型

  • redis集合
    • 元素不重复, 数据是无序的

• SortedSet类型

  • 排序集合, 集合中的每个元素分为两部分
    • [分数, 成员] -> [66, ‘‘tom’’]

• Hash类型

  • 跟map数据组织方式一样: key:value
    • Map -> 红黑树
    • hash -> 数组
      • a[index] = xx

3. redis常用命令

3.1 String类型

# key -> string
# value -> string
# 设置一个键值对->string:string
SET key value

# 通过key得到value
GET key

# 同时设置一个或多个 key-value 对
MSET key value [key value ...]

# 同时查看多个key
MGET key [key ...]

# 如果 key 已经存在并且是一个字符串， APPEND 命令将 value 追加到 key 原来的值的末尾
# key: hello, value: world, append: 12345
APPEND key value

# 返回 key 所储存的字符串值的长度
STRLEN key

# 将 key 中储存的数字值减一。
# 前提, value必须是数字字符串 -"12345"
DECR key

3.2 List类型 - 存储多个字符串

# key -> string
# value -> list
# 将一个或多个值 value 插入到列表 key 的表头
LPUSH key value [value ...]

# 将一个或多个值 value 插入到列表 key 的表尾 (最右边)。
RPUSH key value [value ...]

# list中删除元素
LPOP key # 删除最左侧元素
RPOP key # 删除最右侧元素

# 遍历
LRANGE key start stop
	start: 起始位置, 0
	stop: 结束位置, -1
	
# 通过下标得到对应位置的字符串
LINDEX key index

# list中字符串的个数
LLEN key

3.3 Set类型

# key -> string
# value -> set类型 ("string", "string1")
# 添加元素
# 将一个或多个 member 元素加入到集合 key 当中，已经存在于集合的 member 元素将被忽略
SADD key member [member ...]

# 遍历
SMEMBERS key

# 差集
SDIFF key [key ...]

# 交集
SINTER key [key ...]

# 并集
SUNION key [key ...]

3.4 SortedSet 类型

# key -> string
# value -> sorted ([socre, member], [socre, member], ...)
# 添加元素
ZADD key score member [[score member] [score member] ...]

# 遍历
ZRANGE key start stop [WITHSCORES] # -> 升序集合
ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES] # -> 降序集合

# 指定分数区间内元素的个数
ZCOUNT key min max

3.5 Hash类型

# key ->string
# value -> hash ([key:value], [key:value], [key:value], ...)
# 添加数据
HSET key field value

# 取数据
HGET key field

# 批量插入键值对
HMSET key field value [field value ...]

# 批量取数据
HMGET key field [field ...]

# 删除键值对
HDEL key field [field ...]

3.6 Key 相关的命令

# 删除键值对
DEL key [key ...]

# 查看key值
# 查找所有符合给定模式 pattern 的 key
# KEYS * 匹配数据库中所有 key
# KEYS h?llo 匹配 hello ， hallo 和 hxllo 等。
# KEYS h*llo 匹配 hllo 和 heeeeello 等。
# KEYS h[ae]llo 匹配 hello 和 hallo ，但不匹配 hillo
KEYS pattern

# 给key设置生存时长
EXPIRE key seconds

# 取消生存时长
PERSIST key

# key对应的valued类型
TYPE key

4. redis配置文件

  配置文件是给redis服务器使用 的，配置文件位置在源码安装目录.redis.conf。一般不修改这个文件，而是拷贝出来一份就行修改，在启动redis服务器的时候，指定这个拷贝出来的配置文件即可。

4.1 基础配置项

  下面的配置文件配置项只是一部分，还有数据持久化的配置在下一节介绍。

# redis服务器绑定谁之后, 谁就能访问redis服务器
# 想要任何客户端ip都能访问服务器, 需要注释该选项
bind 127.0.0.1 192.168.1.100 
# 保护模式, 如果要远程客户端访问服务器, 该模式要关闭(no)
protected-mode yes
# reids服务器启动时候绑定的端口, 默认为6379
port 6379
# 超时时长, 0位关闭该选项, >0则开启
timeout 0
# 服务器启动之后不是守护进程
daemonize no
# 如果服务器是守护进程, 就会生成一个pid文件
# ./ -> reids服务器启动时候对应的目录
# pidfile ./redis.pid
pidfile /var/run/redis_6379.pid
# 日志级别
loglevel notice
# 如果服务器是守护进程, 才会写日志文件
logfile "" -> 这是没写
logfile ./redis.log
 # redis中数据库的个数
databases 16 
#- 切换 select dbID [dbID == 0 ~ 16-1]

4.2 数据持久化配置项

  持久化: 将数据从内存保存到磁盘的过程

持久化有两种方式:

• rdb方式

  • 特点

    • 这是一种默认的持久化方式, 默认打开
    • 磁盘的持久化文件xxx.rdb
    • 将内存数据以二进制的方式直接写入磁盘文件
    • 快照的方式，存储的是内存的数据，按照一定频率做持久化

  • 优点

    • 文件比较小, 恢复时间短, 效率高

  • 缺点

    • 存储频率太低，同步不及时，容易丢失数据
    • 存储频率太高，存储效率低

• aof方式

  • 特点
    • 默认是关闭的
    • 磁盘的持久化文件xxx.aof
    • 直接将生成数据的命令写入磁盘文件
    • 存储的是命令，按照时间间隔存储
  • 优点
    • 以时间为单位存储，数据完整性高
  • 缺点
    • 文件比较大, 恢复时间长, 效率低

  
  持久化配置项的相关参数

# rdb的同步频率, 任意一个满足都可以
# Unless specified otherwise, by default Redis will save the DB:
#   * After 3600 seconds (an hour) if at least 1 change was performed
#   * After 300 seconds (5 minutes) if at least 100 changes were performed
#   * After 60 seconds if at least 10000 changes were performed

save 3600 1
save 300 100
save 60 10000
# rdb文件的名字
dbfilename dump.rdb
# 生成的持久化文件保存的那个目录下, rdb和aof
dir ./ 
# 是不是要打开aof模式
appendonly no
 -> 打开: yes
# 设置aof文件的名字
appendfilename "appendonly.aof"
# aof更新的频率
# appendfsync always
appendfsync everysec
# appendfsync no

1. aof和rdb能不能同时打开? —> 可以

2. aof和rdb能不能同时关闭?—> 可以

3. rdb如何关闭?—> save ""

4. 两种模式同时开启, 如果要进行数据恢复, 如何选择?

   • 效率上考虑: rdb模式
   • 数据的完整性: aof模式

5. hiredis的使用

5.1 hiredis安装

git clone https://github.com/redis/hiredis.git
cd hiredis
make
make install

5.2 hiredis API接口 介绍

• 连接数据库

// 连接数据库
redisContext *redisConnect(const char *ip, int port);
redisContext *redisConnectWithTimeout(const char *ip, 
                                      int port, const struct timeval tv);

• 执行redis命令函数

// 执行redis命令，注意这里返回的内存需要释放
void *redisCommand(redisContext *c, const char *format, ...);
// redisCommand 函数实际的返回值类型
typedef struct redisReply {
    /* 命令执行结果的返回类型 */
    int type; 
    /* 存储执行结果返回为整数 */
    long long integer;
    /* str变量的字符串值长度 */
    size_t len;
    /* 存储命令执行结果返回是字符串, 或者错误信息 */
    char *str;
    /* 返回结果是数组, 代表数据的大小 */
    size_t elements;
    /* 存储执行结果返回是数组*/
    struct redisReply **element;
} redisReply;

• 释放资源

// 释放资源
void freeReplyObject(void *reply);
void redisFree(redisContext *c);

5.3 hiredis使用Demo

  hiredis提供的接口使用起来非常的简单，参考example.c，直接一葫芦画瓢即可在程序中操作redis。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <hiredis.h>

int main(int argc, char **argv) {
    redisContext *c;
    redisReply *reply;
    //1. 连接redis服务器
    c = redisConnect("127.0.0.1", 6379);
    if (c == NULL || c->err) {
        printf("Connection error: %s\n", c->errstr);
        redisFree(c);
        exit(1);
    }

    //2. 执行redis命令
    /* PING server */
    reply = redisCommand(c, "PING");
    printf("PING: %s\n", reply->str);
    freeReplyObject(reply);

    /* Set a key */
    reply = redisCommand(c, "SET %s %s", "foo", "hello world");
    printf("SET: %s\n", reply->str);
    freeReplyObject(reply);

    /* Set a key using binary safe API */
    reply = redisCommand(c, "SET %b %b", "bar", (size_t) 3, "hello", (size_t) 5);
    printf("SET (binary API): %s\n", reply->str);
    freeReplyObject(reply);

    /* Try a GET and two INCR */
    reply = redisCommand(c, "GET foo");
    printf("GET foo: %s\n", reply->str);
    freeReplyObject(reply);

    reply = redisCommand(c, "INCR counter");
    printf("INCR counter: %lld\n", reply->integer);
    freeReplyObject(reply);
    /* again ... */
    reply = redisCommand(c, "INCR counter");
    printf("INCR counter: %lld\n", reply->integer);
    freeReplyObject(reply);

    /* Create a list of numbers, from 0 to 9 */
    reply = redisCommand(c, "DEL mylist");
    freeReplyObject(reply);
    int j = 0;
    for (j = 0; j < 10; j++) {
        char buf[64];

        snprintf(buf, 64, "%u", j);
        reply = redisCommand(c, "LPUSH mylist element-%s", buf);
        freeReplyObject(reply);
    }

    /* Let's check what we have inside the list */
    reply = redisCommand(c, "LRANGE mylist 0 -1");
    if (reply->type == REDIS_REPLY_ARRAY) {
        for (j = 0; j < reply->elements; j++) {
            printf("%u) %s\n", j, reply->element[j]->str);
        }
    }
    freeReplyObject(reply);

    /* Disconnects and frees the context */
    redisFree(c);

    return 0;
}