7.3-键值对数据库-1.pptx

,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,7.3,键值对数据库,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,【,本节学习目标,】,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,键值数据库的类型,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,。,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,数据完整性：针对单个键的操作才区别“一致性”。,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。,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,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,）,1.,字符串,-string,redis,最基本的类型，,string,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。,2.List,List,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,twitter,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。,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。,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。,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,1 Key Hash,2 person field,value,3 ID,10086,4,姓名,Peter,5,性别,male,6,生日,2001-1-29,7,专业,computer science,4.,集合,Set,Redis,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。,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,score,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,本节学习结束！,