【第二章 API的理解和使用】2.7、键管理

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Redis Redis开发与运维

键管理

本节将哪找单个键、遍历键、数据库管理三个维度对一些通用命令进行介绍。

  1. 单个键管理

    • 键重命名

      rename key newkey

      例如现有一个键值对，键位python，值为jedis：

      127.0.0.1:6379> get python
"jedis"

      下面操作将键python重命名为java：

      127.0.0.1:6379> set python jedis
OK
127.0.0.1:6379> rename python java
OK
127.0.0.1:6379> get python
(nil)
127.0.0.1:6379> get java
"jedis"

      如果在rename之前，键java已经存在，那么它的值也将被覆盖，如下所 示：

      127.0.0.1:6379> set a b
OK
127.0.0.1:6379> set c d
OK
127.0.0.1:6379> rename a c
OK
127.0.0.1:6379> get a
(nil)
127.0.0.1:6379> get c
"b"

      为了防止强行rename，Redis提供了renamenx命令，确保只有newKey不 存在时才被覆盖，例如下面操作renamenx时，newKey=python已经存 在，返回结果是0代表没有完成重命名，所以键java和python的值没变：

      127.0.0.1:6379> set java jedis
OK
127.0.0.1:6379> set python redis-py
OK
127.0.0.1:6379> renamenx java python
(integer) 0
127.0.0.1:6379> get java
"jedis"
127.0.0.1:6379> get python
"redis-py"

      在使用重命名命令是，有两点需要注意：

      • 由于重命名键期间会执行del命令删除旧的键，如果键对应的值比较 大，会存在阻塞Redis的可能性。
      • 如果rename和renamenx中的key和newkey如果是相同的Redis3.2以前 会提示错误，Redis3.2以后返回OK

    • 随机返回一个键

      randomkey

      下面实例汇总，当前数据库有1000个键值对，randomkey命令会随即从中 挑选一个键：

      127.0.0.1:6379> dbsize
1000
127.0.0.1:6379> randomkey
"hello"
127.0.0.1:6379> randomkey
"jedis"

    • 键过期

      除了expire、ttl命令以外，Redis还提供了expireat、pexpire、 pexpireat、pttl、persist等一系列命令。

      • expire key seconds：键在seconds秒后过期。
      • expireat key timestamp：键在秒级时间戳timestamp后过期。

      下面为键hello设置了10秒的过期时间，然后通过ttl观察他的过期剩余 时间（单位：秒），随着时间的推移，ttl逐渐变小，最终变为-2：

      127.0.0.1:6379> set hello world
OK
127.0.0.1:6379> expire hello 10
(integer) 1
# 还剩7秒
127.0.0.1:6379> ttl hello
(integer) 7
...
# 还剩0秒
127.0.0.1:6379> ttl hello
(integer) 0
# 返回结果为-2，说明键hello已经被删除
127.0.0.1:6379> ttl hello
(integer) -2

      ttl命令和pttl都可以查询键的剩余过期时间，但是pttl精度更高可以达 到毫秒级别，有3中返回值：

      • 大于等于0的整数：键剩余的过期时间（ttl是秒，pttl是毫秒）。
      • -1：键没有设置过期时间
      • -2：键不存在

      expireat命令可以设置键的秒级过期时间戳，例如如果需要将键hello在 2016-08-01 00:00:00（秒级时间戳为1469980800）过期，可以执行如 下操作：

      127.0.0.1:6379> expireat hello 1469980800
(integer) 1

      除此之外，提供了毫秒级的过期方案：

      • pexpire key milliseconds：键在milliseconds毫秒后过期。
      • pexpireat key milliseconds-timestamp键在毫秒级时间戳 timestamp后过期。

      但无论是使用过期时间还是时间戳，秒级还是毫秒级，在Redis内部最终 使用的都是pexpireat。

      在使用Redis相关过期命令时，需要注意一下几点。

      1）如果expire key的键不存在，返回结果为0：

      127.0.0.1:6379> expire not_exist_key 30
(integer) 0

      2）如果过期时间为负值，键会立即被删除，犹如使用del命令一样：

      127.0.0.1:6379> set hello world
OK
127.0.0.1:6379> expire hello -2
(integer) 1
127.0.0.1:6379> get hello
(nil)

      3）persist命令可以将键的过期时间清除：

      127.0.0.1:6379> hset key f1 v1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> expire key 50
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl key
(integer) 46
127.0.0.1:6379> persist key
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl key
(integer) -1

      4）对于字符串类型键，执行set命令会去掉过期时间 如下是Redis源码中，set命令的函数setKey，可以看到最后执行了 removeExpire(db,key)函数去掉了过期时间：

      void setKey(redisDb *db, robj *key, robj *val){
    if(lookupKeyWrite(db,key) == NULL){
        dbAdd(db,key,val);
    }else{
        dbOverwrite(db,key,val);
    }
    incrRefCount(val);
    //去掉过期时间
    removeExpire(db,key);
    signalModifiedKey(db,key);
}

      下面的例子证实了set会导致时间失效，因为ttl变为-1：

      127.0.0.1:6379> expire hello 50
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ttl hello
(integer) 46
127.0.0.1:6379> set hello world
OK
127.0.0.1:6379> ttl hello
(integer) -1

      5)Redis不支持二级数据结构（例如哈希、列表）内部元素的过期功能， 例如不能对列表类型的一个元素做过期时间设置。

      6）setex命令作为set+expire的组合，不但是原子执行，同时减少了一 次网络通讯的时间。

    • 迁移键

      迁移键功能非常重要，因为有时候我们只想把部分数据由一个Redis迁移 到另一个Redis（例如从生产环境迁移到测试环境），Redis发展历程中 提供了move、dump + restore、migrate三组迁移键的方法，它们的实 现方式以及使用的场景不大相同，下面分别介绍。

      （1）move

      move key db

      move命令用于在Redis内部进行数据迁移，Redis内部可以有多个数据 库，由于多个数据库功能后面会进行介绍，这里只需要知道Redis内部可 以有多个数据库，彼此在数据上是相互隔离的，move key db就是把指定 的键从源数据库移动到目标数据库中，但笔者认为多数据库功能不建议在 生产环境使用。

      （2）dump + restore

      dump key

      restore key ttl value

      dump + restore 可以实现在不同的Redis实例之间进行数据迁移的功 能，整个迁移的过程分为两步：

      1）在源Redis，dump命令会将键值序列化，格式采用的是RDB格式。 2）在目标Redis上，restore命令将上面序列化的值进行复原，其中ttl 参数代表过期时间，如果ttl=0代表没有过期时间。

      有关dump + restore有两点需要注意：第一，整个迁移过程并非原子性 的，而是通过客户端分步完成的。第二，迁移过程是开启了两个客户端连 接，所以dump的结果不是在源Redis和目标Redis之间进行传输，下面用 一个例子演示完整过程。

      • 在源Redis上执行dump：
      redis-source> set hello world
OK
redis-source> dump hello
"\x00\x05world\x06\x00\x8f<T\x04%\xfcNQ"
      • 在目标Redis上执行restore：
      redis-target> get hello
(nil)
redis-targer> restore hello 0 "\x00\x05world\x06\x00\x8f<T\x04%\xfcNQ"
OK
redis-targget> get hello
"world"

      上面2步对应的伪代码如下：

      Redis sourceRedis = new Redis("sourceMechine", 6379);
Redis targetRedis = new Redis("targetMechine", 6379);
targetRedis.restore("hello", 0, sourceRedis.dump(key));

      （3）migrate

      migrate host port key|“” destination-db timeout [copy] [replace] [keys key [key ...]]

      migrate命令也是用于在Redis实例间进行数据迁移的，实际上migrate 命令就是讲dump、restore、del三个命令进行组合，从而简化了操作流 程。migrate命令具有原子性，可以迁移多个键，有效地提高了迁移效 率。

      其实现过程和dump + restore基本类似，但是有3点不太相同：第一，整 个过程是原子执行的，不需要再多个Redis实例上客气客户端的，只需要 在源Redis上执行migrate命令即可。第二，migrate名的数据传输直接 在源Redis和目标Redis上完成的。第三，目标Redis完成restore后会发 送OK给源Redis，源Redis接收后会根据migrate对应的选项来决定是否 在源Redis上删除对应的键。

      下面对migrate的参数进行逐个说明：

      • host：目标Redis的IP地址。
      • port：目标Redis的端口。
      • key|""：要迁移的键，如果当前需要迁移多个键，此处为空字符串
      • destination-db：目标Redis的数据库索引
      • timeout：迁移的超时时间（单位为毫秒）
      • [copy]：如果添加此选项，迁移后并不删除源键。
      • [replace]：如果添加次选项，migrate不管目标Redis是否存在该键都会正常迁移进行数据覆盖。
      • [keys key[key ...]]：迁移多个键，例如要迁移key1、key2、key3，此处填写“keys key1 key2 key3”.

      下面用示例演示migrate命令，为了方便演示源Redis使用6379，目标 Redis使用6380端口，现要将源Redis的键hello迁移到目标Redis中年， 会分为如下几种情况：

      情况 1： 源Redis有键hello，目标没有：

      127.0.0.1:6379> migrate 127.0.0.1:6380 hello 0 1000
OK

      情况 2： 源Redis和目标Redis都有键hello：

      127.0.0.1:6379> get hello
"world"
127.0.0.1:6379> get hello
"redis"

      如果migrate命令没有加replace选项会受到错误提示，如果加了 replace会返回OK表明迁移成功：

      127.0.0.1:6379> migrate 127.0.0.1:6380 hello 0 1000
(error) ERR Target instance replied with error:BUSYKEY Target key name already exists.
127.0.0.1:6379> migrate 127.0.0.1:6380 hello 0 1000 replace
OK

      情况 3： 源Redis没有见hello。如下所示，此种情况会受到noKey 的提示：

      127.0.0.1:6379> migrate 127.0.0.1:6380 hello 0 1000
NOKEY

      下面演示一下Redis迁移多个键的功能。

      • 源Redis批量添加多个键：
      127.0.0.1:6379> mset key1 value1 key2 value2 key3 value3
OK
      • 源Redis执行如下命令完成多个键的迁移：
      127.0.0.1:6379> migrate 127.0.0.1:6380 "" 0 5000 keys key1 key2 key3
OK

      至此有关Redis数据迁移的命令介绍完了，下表总结了move、 dump + restore、migrate三种迁移方式的异同点。

      命令作用域原子性支持多个键
      moveRedis实例内部是否
      dump + restoreRedis实例之间否否
      migrateRedis实例之间是是

  2. 遍历键

    Redis提供了两个命令遍历所有的键，分别是keys和scan。

    • 全量遍历键

      keys pattern

      向一个空的Redis插入4个字符串类型的键值对

      127.0.0.1:6379> dbsize
(integer) 0
127.0.0.1:6379> mset hello world redis best jedis best hill high
OK

      如果要过去所有的键，可以适应keys pattern命令：

      127.0.0.1:6379> keys *
1) "hill"
2) "jedis"
3) "redis"
4) "hello"

      上面为了遍历所有的键，pattern直接使用星号，这是因为pattern使用 的是glob风格的通配符：

        - * 代表匹配任意字符。
  - ? 代表匹配资格字符。
  - [] 代表匹配部分字符，例如[1,3]代表匹配1,3,[1-10]代表匹配
  1到10的任意数字。
  - \x用来做转义，例如要匹配星号、问好需要进行转义。

      下面操作匹配一j、r开头，紧跟edis字符串的所有键：

      127.0.0.1:6379> keys [j,r]edis
1) "jedis"
2) "redis"

      例如下面操作会匹配到hello和hill这两个键：

      127.0.0.1:6379> keys h?ll*
1) "hill"
2) "hello"

      当需要遍历所有键时（例如检查过期或闲置时间、寻找大对象等），keys 是一个很有帮助的命令，例如想删除所有以video字符串开头的键，可以 执行如下操作：

      redis-cli keys video* | xargs redis-cli del

      但是如果考虑到Redis的单线程架构就不那么美妙了，如果Redis包含了 大量的键，执行keys命令很可能会造成Redis阻塞，所以一般建议不要再 生产环境下使用keys命令。但有时候确实有遍历键的需求怎么办，可以在 以下三种情况使用：

      • 在一个不对外提供服务的Redsi从节点上执行，这样不会阻塞到客户端 的请求，但是会影响到主从复制。
      • 如果确认键值总数确实比较少，可以执行该命令。
      • 使用sxan命令进行渐进式的遍历所有键，可以有效防止阻塞。

    • 渐进式遍历

      scan，它能有效地解决keys命令存在的问题。和keys命令执行时会遍历 所有键不同，scan采用渐进式遍历的方式来解决keys命令可能带来的阻塞 问题，每次scan命令的时间复杂度是O(1)，但是要真正实现keys的功 能，需要执行多次scan。Redid存储键值对实际使用的是hashtable的数 据结构，模型如下图：

      那么每次执行scan，可以想象成值扫描一个字典中的一部分键，知道将字 典中的所有键遍历完毕。scan的适应方法如下：

      scan cursor [match pattern] [count number]

      • cursor是必须参数，实际上cursor是一个游标，第一次遍历从0开始， 每次san便利玩都会返回当前有标的值，直到游标值为0，表示遍历结束。

      • match pattern是可选参数，他的作用的是做模式的匹配，这点和 keys的模式匹配很像。

      • count number是可选参数，他的作用是表明每次要遍历的键的个数， 默认值是10，此参数可以适当增大。

      现有一个Redis有26个键（英文26个字母），现在要遍历所有的键，使用 scan命令效果的操作如下。第一次执行scan 0，返回结果分为两个部 分：第一个部分6就是下次scan需要的cursor，第二个部分是10个键：

      127.0.0.1:6379> scan 0
1) "6"
2) 1) "w"
   2) "i"
   3) "e"
   4) "x"
   5) "j"
   6) "q"
   7) "y"
   8) "u"
   9) "b"
  10) "o"

      使用新的cursor="6",执行scan 6：

      127.0.0.1:6379> scan 6
1) "11"
2) 1) "b"
   2) "n"
   3) "m"
   4) "t"
   5) "c"
   6) "d"
   7) "g"
   8) "p"
   9) "z"
  10) "a"

      这次得到的cursor="11",继续执行scan 11得到结果cursor变为0，说明 所有的键已经被遍历过了：

      127.0.0.1:6379> scan 11
1) "0"
2) 1) "s"
   2) "f"
   3) "r"
   4) "v"
   5) "k"
   6) "l"

      除了scan以外，Redis提供了面向哈希类型、集合类型、有序集合的扫描 遍历命令，解决诸如hgetall、smembers、zrange可能产生的阻塞问 题，对应的命令分别是hscan、sscan、zscan，它们的用法和scan基本 类似，下面以sscan为例子进行说明，当前集合有两种类型的元素，例如 分别以old:user和new:user开头，现需要将old:user开头的元素全部删 除，可以参考如下伪代码：

      String key = "myset";
//定义pattern
String pattern = "old:user";
//游标每次从0开始
String cursor = "0";
while(true){
    //获取扫描结果
    ScanResult scanResult = redis.sscan(key, cursor, pattern);
    List elements = scanResult.getResult();
    if(elements != null && elements.size() > 0){
        //批量删除
        redis.srem(key, elements);
    }
    //获取新的游标
    cursor = scanResult.getStringCursor();
    //如果游标为0表示遍历结束
    if("0".equals(cursor){
        break;
    }
}

      渐进式遍历可以有效地解决keys命令可能产生的阻塞问题，但是scan并非 完美无瑕，如果在scan的过程中有键的变化（增加、删除、修改），那么 遍历效果可能会碰到如下问题：新增的键可能没有遍历到，便利除了重复 的键等情况，也就是说scan并不能保证完整的遍历出所有的键。

  3. 数据库管理

    Redis提供了几个面向Redis数据库的操作，他们分别是dbsize、select、 flashdb/flushll命令。

    • 切换数据库

      select dbIndex

      许多关系型数据库，例如MySQL支持在一个实例下有多个数据库存在，但 是与关系型数据库用字弗莱区分不同数据库名不同，Redis只是用数字作 为多个数据库的实现。Redis默认配置中是由16个数据库：

      databases 16

      假设databases=16，select 0操作将切换到第一个数据库，select 15 选择最后一个数据库，但是0号数据库和15号数据库之间的数据没有任何 关联，生内置可以存在相同的键：

      127.0.0.1:6379> set hello world     # 默认进到0号数据库
OK
127.0.0.1:6379> get hello
"world"
127.0.0.1:6379> select 15           # 切换到15号数据库
OK
127.0.0.1:6379[15]> get hello       # 因为15号数据库和0号数据库是隔离的，所以get hello为空
(nil)

      那么能不能像使用测试数据库和正式数据库一样，把正式的放在0号数据 库，测试的数据库放在1号数据库，那么两者在数据上就不会彼此受影响 了。事实真有那么好吗？

      Redis3.0中已经逐渐弱化这个功能，例如Redis的分数是实现Redis Cluster只允许使用0号数据库，只不过为了向下兼容老版本的数据库功 能，该功能没有完全废弃掉，下面分析一下为什么要废弃掉这个“优秀”的 功能呢？总结起来有三点：

      • Redis是单线程。如果使用多个数据库，那么这些数据库仍然是使用一 个CPU，彼此之间还是会受到影响的。

      • 多数据库的使用方式，会让调试和韵下味不同业务的数据库变得困难， 假如有一个慢查询存在，依然会影响其他数据库，这样会是的别的业务方 定位问题非常的困难。

      • 部分Redis的客户端根本就不支持这种方式。即使支持，在开发的时候 来回切换数字的数据库，很容易弄乱。

    • flushdb/flushall

      flushdb/flushall命令用于清除数据库，两者的区别是flushdb只清除 当前数据库，fluahall会清除所有数据库。

      flushdb/flushall命令可以非常方便的清理数据，但是也带来两个问 题：

      • flushdb/flushall命令会将所有数据清除，一旦误操作后果不堪设想
      • 如果当前数据库键值数量较多，flushdb/flushall存在阻塞Redis的 可能。

      所以在使用fluashdb/flushall一定要小心谨慎。

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最后编辑时间为: Jul 25,2019

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