NoSQL数据库介绍+Redis部署-编程知识

一、NoSQL概述

1、数据的高并发读写

2、海量数据的高效率存储和访问

3、数据库的高扩展和高可用

二、NoSQL的类别

1、键值存储数据库

2、列存储数据库

3、文档型数据库

4、图形化数据库

三、分布式数据库中的CAP原理

1、传统的ACID

1）、A--原子性

2）、C--一致性

3）、I--隔离性

4）、D--持久性

2、CAP

四、Redis概述

五、Redis特点

六、Redis部署

一、NoSQL概述

NoSQL指非关系型的数据库，它可以作为关系型数据库的良好补充，在Web2.0网站的兴起，非关系型的数据库现在成为了一个极其热门的新领域，非关系数据库产品的发展非常迅速。传统的关系型数据库只能存储结构化数据，对于非结构化的数据支持不够完善。NoSQL数据库的产生就是为了解决大规模数据集合多重数据种类带来的挑战，尤其是大数据应用难题。例如

1、数据的高并发读写

网站要根据用户个性化信息来实时生成动态页面和提供动态信息，所有基本上无法使用动态页面静态化技术，因此数据库并发负载非常高，往往要达到每秒上万次读写请求。例如网站的实时统计在线用户状态，记录热门帖子的点击次数。

2、海量数据的高效率存储和访问

像阿里、腾讯等大型网站的用户登录系统，在一张海量的关系数据库，使用SQL语句查找效率是极其低下的。

3、数据库的高扩展和高可用

基于Web网站的架构中，数据库是最难进行横向扩展的，当一个网页的系统的用户量不断增大，对数据库进行升级和扩展时，事很困难的，往往只有停机进行升级维护和数据迁移等。因此需要数据库具有高扩展和高可用性。

NoSQL数据库主要应用场景：

1）. 数据模型比较简单

2）. 需要灵活性更强的IT系统

3）. 对数据库性能要求较高

4）. 不需要高度的数据一致性

5）. 对于给定key，比较容易映射复杂的环境

6）. 取最新的N个数据（如排行榜）

7）. 数据缓存

二、NoSQL的类别

1、键值存储数据库

这一种数据库类型主要会使用到一个哈希表，这个表中有一个特定的键和一个指针指向特定的数据。key/value模型对于IT系统来说优势在于简单，容易部署。

应用：内容缓存，主要用于处理大量数据高访问负载。

优点：快速查询。

缺点：存储的数据缺少结构化。

2、列存储数据库

这部分数据库通常事用来对分布式存储的海量数据，键依然存在，但是它们的特点是指向了多个列。

应用：分布式文件。

优点：查询速度快，可扩展性强，更容易进行分布式扩展。

缺点：功能相对局限。

3、文档型数据库

该类型的数据库模型是版本化的文档，半结构化的文档以特定的格式存储，入JSON。文档类型数据库可以看作是键值数据库的升级版，允许之间嵌套键值，而且文档型数据库比键值数据库的查询效率更高。

应用：Web应用。

优势：数据结构要求不严格。

缺点：查询性能不高，且缺乏统一的查询语句。

4、图形化数据库

图形结构的数据同其他行列以及刚性结构的SQL数据不同，它是使用灵活的图形模型，并且能够扩展到多个服务器上，NoSQL数据库没有标准的查询语言（SQL），因此进行数据库查询需要定制数据模型。许多NoSQL数据库都有REST格式的数据接口或者查询API。

应用：社交网络。

优点：利用图结构相关算法。

缺点：需要整个图做计算才能得出结果，不容易做分布式的集群方案。

三、分布式数据库中的CAP原理

1、传统的ACID

关系型数据库遵循ACID规则，事务（transaction）

1）、A--原子性

指事物里所有操作要么都成功，要么都失败。事物的成功条件是事物中所有操作都成功，如果只要有其中一个操作失败，整个事物都失败，需要回滚。

2）、C--一致性

指数据库要一直处于一直的状态，事物的运行不会该百年数据库原本的一致性约束。

3）、I--隔离性

指并发的事物之间互不影响，如果一个事物要访问数据正在被另一个事务修改，只要另外一个事务未提交，它所访问的数据就不受未提交事务的影响。

4）、D--持久性

指事物一旦提交，它所作的修改将会永久的保存在数据库中，即使宕机也不会丢失。

2、CAP

CAP理论是指在分布式存储系统中，最多能实现上面得两点，由于当前网络硬件存在延迟丢包等问题，所以分区容忍性是我们必须要实现得，因此我们只能在一致性和可用性进行权衡，没有NoSQL系统能同时保证这三点。

C--强一致性、A--可用性、P--分区容错性

CA--单点集群，满足一致性，可用性的系统，通常在可扩展性上不太强大。如传统的Oracle数据库。

AP-- 满足可用性，分区容忍性的系统，通常可能对一致性要求低一些如，大多数网站架构的选择。

CP--满足一致性，分区容忍必的系统，通常性能不是特别高，如Redis、Mongodb

注：在做分布式架构的时候必须做出取舍。一个分布式系统不可能同时很好的满足一致性，可用性和分区容错性这三个需求，最多只能同时较好的满足两个。因此一致性和可用性之间取一个平衡。对于大多数web应用，并不需要一致性。

四、Redis概述

Redis（REmote D Ictionary Server 远程字典服务器），是完全开源免费的，用C语言编写的，遵守BSD 协议，是一个高性能的(key/value)分布式内存数据库，基于内存运行，并支持持久化的NoSQL数据库，是当前最热门的NoSQL数据库之一，也被人们称为数据结构服务器。

Redis是一个开源的高性能键值对（Key-Value）数据库。它通过提供多种键值数据类型来适应不同场景下的存储需求，目前为止Redis支持的键值数据类型如下：

字符串类型、散列类型、列表类型、集合类型、有序集合类型。

五、Redis特点

性能极高：Redis 读的速度是 110000 次 /s，写的速度是 81000 次 /s 。
丰富的数据类型：Redis 支持二进制案例的 String，List，Hash，Set及 ZSet 数据类型操作。
原子性：Redis 的所有操作都是原子性的，意思就是要么成功执行要么失败完全不执行。单个操作是原子性的。多个操作也支持事务，即原子性，通过 MULTI 和 EXEC 指令包起来。
数据持久化：可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用
Redis 提供的API支持：C、C++、C#、Clojure、Java、JavaScript、Lua、PHP、Python、Ruby、 Go、Scala、Perl等多种语言。
其他特性：Redis 还支持 publish/subscribe 通知，key 过期等特性。

六、Redis部署

RMP包安装

1）获取安装包

[root@master ~]# wget -O /etc/yum.repos.d/epel.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/epel-7.repo

2）安装

[root@master ~]# yum install redis

3）启动redis服务器

[root@master ~]# systemctl start redis

4）查看redis服务器状态

[root@master ~]# systemctl status redis

5）查看端口

注：redis的默认端口为6379

#方法一
[root@master ~]# netstat -lnupt | grep :6379
tcp        0      0 127.0.0.1:6379          0.0.0.0:*               LISTEN      1991/redis-server 1 
#方法二
[root@master ~]# ss -lnupt | grep :6379
tcp    LISTEN     0      128    127.0.0.1:6379                  *:*                   users:(("redis-server",pid=1991,fd=4))
#方法三
[root@master ~]# yum install lsof   #需要先安装lsof
[root@master ~]# lsof -i tcp:6379
COMMAND    PID  USER   FD   TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
redis-ser 1991 redis    4u  IPv4  22990      0t0  TCP localhost:6379 (LISTEN)

6)连接

[root@master ~]# redis-cli -p 6379
127.0.0.1:6379> ping #验证 出现PONG说明连接成功了
PONG

7）退出

127.0.0.1:6379> quit #或者exit

8）关闭服务

root@master ~]# redis-cli shutdown
[root@master ~]# ps -ef | grep redis  #进行查看是否关闭

也可以在服务器里面关闭

127.0.0.1:6379> shutdown