[Redis] Getting Started

TL;DR

# 進入 Redis，預設會是 localhost:6379
$ redis-cli  # local redis

# 基本操作
> SET framework react
> GET framework   # react
> KEYS *        # 取得 redis 中所有的 key
> DEL framework

# 其他操作
> TYPE <key>    # 檢視型別

# EXPIRE key seconds # 設定 key 過期的時間（自動刪除）
# TTL key            # 檢視 key 剩多久會過期
> SET notification "some people fall down"
> EXPIRE notification 30  # 30 秒後會過期
> TTL notification        # 檢視剩餘時間（秒）；-1 表示該 key 沒有設定過期時間；-2 表示該 key 曾經存在但已過期或被刪除

# 根據 pattern 刪除多筆資料
> redis-cli --scan --pattern "cache:user:*" | xargs redis-cli unlink

安裝 Redis

• Brew install Redis on Mac

brew install redis
brew services start redis

另外 Redis 也有還不錯用的 GUI 工具，雖然長得有點像強國國旗：

AnotherRedisDesktopManager @ GitHub

連接到 Redis

• Connect to Redis：連結到 redis 的各種方式（包括 localhost、remote、Redis Cloud、Docker container 等等）

# 進入 Redis，預設會是 localhost:6379
$ redis-cli  # local redis
$ redis-cli -h 192.168.0.10 -p 7000  # remote redis

測試連線：

127.0.0.1:6379> ping
PONG
127.0.0.1:6379> set foo bar
OK
127.0.0.1:6379> get foo
"bar"

Key

• Redis 當中的 Key 就是 binary safe 的 string，可以是 "foo", 42, 3.1415, 0xff
• 由於 Key 本身是 binary 的序列，因此大小寫是有區別的（case sensitive），下面這三組分別都是不同的 Key
  • registeredusers:1000:followers
  • registeredUsers:1000:followers
  • RegisteredUsers:1000:followers
• 太長的 key 是不建議的，必須在「容易閱讀的 Key」和「使用的記憶體容量」間做取捨
• 命名慣例上會用冒號（:）做為區隔，例如 user:1000:followers
  • user: object name
  • 1000: user ID
  • followers: composed object

Logical Databases

• Logical Database 中並沒有 name space 的概念，也就是所有的 key 都是在水平的同一層內，而沒有以 documents 或 collections 的概念
• Logical Database 會用 zero-based 的 index 來辨別（也就是以 0 開始）。
• 同一 database 中的 key 不能重複；但不同 database 中的 key 可以重複

搜尋 Keys：KEYS and SCAN

如果要取得一系列的 Key 可以使用 KEYS 或 SCAN 這兩個指令：

• KEYS：可以在本地開發時除錯（Debug）用，但千萬不要用在 Production 上。直到全部完成前會阻塞。
• SCAN：用在 production 中，雖然它也阻塞，但一次只會迭代（iterate）一定數量的 keys。

使用 KEYS

# 使用 * 表示萬用字元（wild card）
> keys customer:10*

使用 SCAN

• COUNT 越大則會一次會搜尋越多的量，但因為是阻塞操作的緣故，對效能影響越大
• 當沒有更多的 KEY 要 iterate 時，cursor 會回傳 0

# SCAN cursor [MATCH pattern] [COUNT count] [TYPE type]
> SCAN 0 MATCH customer:10*
1) "15"    # cursor 是 15
2) 1) "customer:1000"
   2) "customer:1001"

> SCAN 15 MATCH customer:10*
1) "0"
2) (empty array)

移除 Keys：DEL and UNLINK

• DEL 會移除掉 KEY 及其相關的記憶體，處理的方式是阻塞的
• UNLINK 會把 KEY 給移除，而和該 KEY 有關記憶體的清理則是以非同步的方式處理（non-blocking）

> UNLINK customer:1000
(integer) 1

確認 Key 是否存在：EXISTS

> EXISTS customer:1001
(integer) 1

Data Types

Data types @ redis

• Binary-safe Strings：可以儲存任何的字串，不論是 PNG 或序列化過的物件
• Lists：本質上是 linked-list，根據被建立的順序可以進行排序。由於是 linked-list 的緣故，它在新增和刪除元素的速度是快的，但搜尋速度是相對慢的。
• Sets：一系列未排序（unsorted）且唯一（unique）的字串
• Sorted Sets：一系列唯一的字串，但每一個字串都和 float number 連結在一起（稱作 score），因此可以透過 score 進行排序
• Hashes：類似 map，其 key 和 value 都是字串
• Bit arrays：又稱作 bitmaps，它讓開發者可以把字串作為 array of bits 處理。
• HyperLogLogs：用來測量 set 中 element 的數量

String

keywords: SET, GET, SETNX, SETEX, INCR, DECR, INCRBY, DECRBY

• Binary-safe String 的意思是可以儲存任何形式的字串，例如 JPEG 檔或序列化過的物件
• String 最大可以到 512MB

# SET key value [EX seconds|PX milliseconds|KEEPTTL] [NX|XX]
> SET phone Note10 EX 10          # 10 秒過期
> SET price 23900

# SETNX key value   # SET if Not Exist，如果該 key 不存在才儲存
> SETNX frameworks "react vue angular" # 回傳 1 表示成功，0 表示失敗（該 key 已經存在）

# SETEX key seconds value  # 設定過期時間


# 增加或減少數值
> INCR price               # 23901，一次增加 1
> DECR price               # 23900，一次減少 1
> INCRBY price 1000        # 24900，一次增加 1000
> DECRBY price 1000        # 23900，一次減少 1000

List

keywords: RPUSH, LPUSH, LRANGE, LLEN, LPOP, RPOP

• 有順序性
• 新增刪除相對快：適合用在只要取出頭尾元素的情況（例如 Queue）
• 搜尋速度相對慢
• 適用時機
  • Message Queue：因為只需要取出頭、尾的元素而不需要搜尋

由於 Lists 本質上是 linked-list 的緣故，它在新增和刪除元素的速度是快的，但搜尋速度是相對慢的。可以使用 RPUSH 和 LPUSH 來新增元素，如果該 key 尚不存在的話，會回傳新的 List，如果該 key 已經存在，或它不是 List 的話，則會回傳錯誤。

# 在 List 中新增元素
# RPUSH <key> <element> [element ...] / LPUSH <key> <element> [element ...]
> RPUSH frameworks react vue angular  # 3
> LPUSH frameworks svelte             # 4

# 檢視 List 中的元素
# LRANGE <key> <start> <stop>
> LRANGE frameworks 0 -1  # 列出所有元素，-1 表示 list 中的最後一個元素

# 檢視 List 數目
# LLEN <key>
> LLEN frameworks

# 移除 list 中的元素
# RPOP <key> / LPOP <key>
> RPOP frameworks         # 移除 list 最後一個元素
> LPOP frameworks

Set

keywords: SADD, SREM, SMEMBERS, SISMEMBER, SUNION

• 沒有順序性
• 元素值會是唯一：重複的話不會新增，因此不需要在添加元素前先檢查該元素是否存在
• 使用時機
  • 紀錄每一個造訪的 IP（因為重複的話不會再次被記錄）
  • 商品的標籤（Tag）

Sets 和 List 很類似，但它並「沒有順序性」而且元素需要是「唯一」的使用 SADD 來建立 Set：

# SADD <key> <member> [member ...]   # 新增元素到 Set 中
> SADD languages english             # 1，新增的元素數目
> SADD languages frensh chinese      # 2，新增的元素數目
> SADD languages english             # 0，如果元素已經在該 Sets 中，會回傳 0

# SREM <key> <member> [member...]     # 從 Set 中移除元素
> SREM languages english              # 1，移除的元素數目

# SMEMBERS <key>                      # 檢視 Set 中所有元素
> SMEMBERS languages                  # 回傳的元素沒有順序性

# SISMEMBER <key> <member>            # 檢視元素是否存在該 Set 中
> SISMEMBER languages chinese         # 1，存在的話回傳 1，不存在則回傳 0

# SUNION <key> [key...]               # 合併多個 Sets
> SUNION languages programming-languages

• 使用 SADD 時，如果新增的元素已經存在 SET 中，則不會新增
• 使用 SUNION 時，如果欲合併的 Set 不存在，則會視為合併了一個空的 Set

Hash

keywords: HSET, HGET, HGETALL, HMSET, HMGET

在 Redis 中，Hash 可以用來保存類似物件，也就是 key 配到的是「field-value pairs」

# HSET <key> <field> <value> [field value...]   # 新增 field-value pairs 到 Hash 中
> HSET phone name "iphone"       # 1，新增的數目
> HSET phone price 22500     # 1，新增的數目
> HSET phone storage 128 ram 4  # 2，新增的數目
> HSET phone name "iphone mini"  # 0，表示該 field 已經存在 hash 中，將會「更新」其 value

# HGET <key> <field>             # 取得 field 的 value
> HGET phone name                # "iphone mini"

# HGETALL <key>                  # 取得所該 hash 對所有值
> HGETALL phone

# HMSET <key> <field> <value> [field value...]  # 和 HSET 相同
# HMGET <key> <field> [field...]    # 一次取出多個 field 的值
> HMGET phone name price

Sorted Set

keywords: ZADD, ZRANGE, ZCARD, ZSCORE, ZCOUNT, ZINCRBY

• 有順序性，透過與 score 產生連結來達到排序的作用，score 本身會是 float
• 元素值仍然是唯一，但 score 可以不是唯一
• 不論是 Add, Remove 或 Update 的速度都很快，同時可以快速搜尋位於中間的項目
• 可以視為 Set 和 Hash 的混合
• 使用上指令和 Set 相似，只要把最開頭的 S 改成 Z
• 使用時機
  • 遊戲的計分板

# ZADD <key> [NX|XX] [CH] [INCR] <score> <member> [score member ...]，新增 sorted Set
> ZADD students 1 aaron                  # 1
> ZADD students 2 allison         # 1
> ZADD students 3 bruce 4 derek          # 2

# XX：只更新已存在的 member 的 score，絕不新增 member
# NX：不更新以存在的 member 的 score，總是新增 member
> ZADD students XX 10 aaron    # 如果 aaron 存在，則將 score 更新為 10
> ZADD students NX
> ZADD students NX 777 jen     # 如果 jen 不存在，則新增且將 score 設為 777

# ZRANGE <key> <start> <stop> [WITHSCORES]，檢視 sorted set
> ZRANGE students 0 -1                   # 檢視 sorted set 中所有元素

# ZCARD <key>，檢視該 set 中的元素數目
> ZCARD students

# ZCOUNT <key> <min> <max>     # 檢視分數介於 min ~ max 間的元素拭目
> ZCOUNT students 0 10

# ZSCORE <key> <member>        # 檢視某 member 的 score
> ZSCORE students aaron

# ZINCRBY <key> <increment> <member>    # 幫 member 的 score 分數增加
> ZINCRBY students 10 aaron             # 幫 aaron 的 score 加 10

Bitmaps and HyperLogLogs

參考資料

• Introduction to Redis Data Structures @ redislab
• Data types @ redis
• Introduction to Redis: Installation, CLI Commands, and Data Types @ OAuth0
• Go 繁不及備載：Day29 Go-安裝 Redis 鍵值資料庫 @ iT 邦幫忙鐵人賽
• Go 繁不及備載：Day30 Go-Redis 鍵值資料庫實作小遊戲 @ iT 邦幫忙鐵人賽