1、1 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发 键值数据库的基本概念 键值数据库的数据模型 Redis数据库 Redis数据类型2 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发一、键值数据库的基本概念KV：Key-Value（键值）存储模型是Nosql中最基本的数据存储模型，KV类似于哈希表，在键和值之间建立映射关系，键值模型极大的简化了关系数据模型，具有高效灵活的特点。键值数据库一致性表现在针对单个键的操作包括“获取”、“设置”、或者“删除”,保证“一致性”,也可以用“最终一致性模型”实现一致性3 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发键值数据库的
2、类型根据数据的保存方式，可分为临时性、永久性和两者兼有三类。临时性键值存储是在内存中保存数据，可进行非常快速的保存和读取处理，数据可能丢失永久性键值存储是在硬盘上保存数据；两者兼有的键值存储可以同时在内存和硬盘上保存数据，进行非常快的保存和读取处理，并且保存在硬盘上的数据不会消失，即使消失也可以恢复-Redis。4 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发二、键值数据库的数据模型1 数据结构：键值模型（Key-Value模型），每行记录由主键和值两个部分组成，值可以是各种类型的数据 2 数据操作：Get(key)、Set(key,value)、Delete(key)等3 数据完
3、整性：针对单个键的操作才区别“一致性”。5 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发三、Redis数据库Redis 是Remote Dictionary Server的缩写，开源的KV数据库。Redis是KV类型的内存数据库Redis通过Key-Value的单值不同类型来区分,支持的数据类型：字符串类型（String）、哈希表类型（Hash）、链表类型（List）、集合类型(Set)、有序集合类型（ordered set，zset）。Redis的缺点是数据库容量受到物理内存的限制。Redis可保存多种数据结构，单个值的最大限制是1GB。用List来做FIFO双向链表可实现轻量级
4、的高性 能消息队列服务，用Set可做高性能的tag系统等，对存入的KV设置expire时间，通过异步的方式将数据写入磁盘，具有快速和数据持久化的特征。6 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发三、Redis数据库-特点Redis将键值存储在主存中，快速读写。Redis支持主从复制。数据读在slave完成，数据写入在 master 完成。Redis使用RAM作为内存式存储，用虚拟内存来保存数据。Redis支持创建发布和订阅通道Redis将内存中的数据定期保存到文件系统中,用于故障恢复。Redis有丰富的SDK支持。所有 Redis 的操作都是原子7 数据库原理及应用电子科技大学
5、-张凤荔数据库系统原理与开发四、Redis的数据类型Redis的每个数据库中的所有数据都是Key-Value对，底层的都是二进制字节数组的格式存放。客户端取的时候需要自己来转换。Redis 键值是二进制安全的，用任何二进制序列作为key值。空字符串也是有效key值；key取值太长导致查找键值的计算成本高、太短可读性较差。Redis支持Value类型：字符串类型（String）、哈希表类型（Hash）、链表类型（List）、集合类型(Set)、有序集合类型（order set）8 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发1.字符串-stringredis最基本的类型，string
6、类型是二进制安全的，string可以包含任何数据。String是最常用的一种数据类型，可应用于普通的key/value 存储，具有定时持久化、操作日志及 Replication等功能。字符串操作包括set、get、decr、incr、mget等，获取字符串长度、append、设置和获取字符串的某一段内容、设置及获取字符串的某一位（bit）、批量设置一系列字符串的内容等。9 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发2.ListList列表即数组是简单的字符串列表，按照插入顺序排序，lpush、rpush、lpop、rpop、lrange等。l和 r表示左和右。用来实现twitte
7、r的关注列表、粉丝列表等、最新消息排行等功能。实现为一个双向链表，支持反向查找和遍历，使用时要考虑部分额外的内存开销，发送缓冲队列等也都是用的这个数据结构。10 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发2.List的特征链表双端：链表节点都有prev和next指针，获取一个节点前置和后置的算法复杂度都为O(1)。无环：list的第一个节点（头节点）的prev和最后一个节点（尾节点）的next都指向NULL。带表头指针和表尾指针：通过list的head和tail两个指针，链表的头和尾进行操作。带链表长度计数器：可以通过len成员来获取链表的节点的个数，复杂度O(1)。多态：链表使
8、用void*指针来保存value，并且可以通过dup，free，match来操控节点的value值，因此，该链表可以保存任意类型的值。11 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发3.Hash（哈希）表 Hash（哈希）是一个键值对集合，一个 string 类型的 field 和 value 的映射表。常用命令：hget、hset、hgetall等。实例：用户信息包含：ID为key，value包含姓名、年龄、生日、专业等信息，如果用普通的key/value结构来存储：第一种：将用户ID作为查找key，其他信息封装成一个对象以序列化的方式存储。第二种：把用户信息对象中所有成员都存
9、成单个key-value对，用用户ID+对应属性的名称作为唯一标识来标示对应属性值。12 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发3.Hash（哈希）表 Redis Hash的解决方案，内部存储的Value为一个HashMap，提供直接存取这个Map成员的接口13 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发4.集合 SetRedis中的集合是string类型一个无序的、去重的集合，元素是字符串类型。对外提供的功能是一个列表，set是自动排重的，用set存储一个列表数据且数据不重复set 的内部实现是一个 value永远为null的HashMap，通过计算hash的
10、方式来快速排重的存储(sadd)、删除(srem)、读取(smembers)、元素是否存在(sismember)、差集运算(sdiff)、交集运算(sinter)、并集运算(sunion)、获取元素数量(scard)、随机获得元素(srandmember)、存储差集(sdiffstore)、交集(sinterstore)和并集(sunionstore)等。14 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发5.有序集合Sorted set/zset有序集合的操作类似Set集合，有序的、去重的、元素是字符串类型、不允许重复的成员，每一个元素都关联着一个浮点数分值（Score），按照分值
11、从小到大的顺序排列集合中的元素。成员唯一的,但分数(score)可重复。常用命令：zadd、zrange、zrem、zcard等通过用户额外提供一个优先级(score)的参数来为成员排序，并且是插入有序的，即自动排序。内部使用HashMap和跳跃表(SkipList)来保证数据的存储和有序HashMap里放的是成员到score的映射，跳跃表里存放的是所有的成员，排序依据是HashMap里存的score15 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发Redis 总结键值数据库 KV-键值数据库的数据模型：数据结构、操作、完整性Redis数据库-KV Redis数据类型-字符串类型（String）、哈希表类型（Hash）、链表类型（List）、集合类型(Set)、有序集合类型（order set）-操作函数16 数据库原理及应用电子科技大学-张凤荔数据库系统原理与开发
