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Redis

Dieser Artikel wurde für die folgenden Ubuntu-Versionen getestet:

redis_logo.png Redis 🇬🇧 ist ein „Key-Value Store“ (oder kurz nur KV Store), ins Deutsche übersetzt „Schlüssel-Werte-Datenbank“. Hier werden die Daten immer in Form von Schlüssel-Werte-Paaren gespeichert. Man kann sich die Datenbank also so vorstellen, dass darin nur eine Tabelle mit zwei Spalten existiert, nämlich einer Spalte für den Schlüssel und einer für den Wert. Da Redis aber verschiedene Datentypen für die Werte kennt, bezeichnen die Entwickler die Datenbank aber bevorzugt als "data structure store".

Im Vergleich zu anderen Datenbanken wie z.B. MySQL, PostgreSQL oder CouchDB ist Redis extrem schnell. Selbst auf halbwegs aktuellen Desktop-Rechner schafft die Datenbank über 100.000 (einfache) Schreibvorgänge und über 80.000 (einfache) Lesevorgänge pro Sekunde. Dies liegt primär auch daran, dass die Datenbank komplett im RAM gehalten wird und nur nach einer bestimmten Zeit oder einer bestimmten Anzahl geänderter Werte auf die Festplatte geschrieben wird. Des Weiteren beherrscht Redis Replikation und ist seit der Version 3.0 auch Cluster-fähig.

Redis ist als Server-Client-Architektur ausgelegt, d.h. der Redis-Server läuft als Dienst (im Hintergrund) und kann dann per Client abgefragt werden. Weiterhin ist bei der Redis-Installation auch eine Kommandozeile enthalten, über welche sich der volle Funktionsumfang des Servers nutzen lässt.

Wichtig ist auch noch, dass bei Redis Schlüssel „alles“ sind und Werte „nichts“. D.h. alle Abfragen beziehen sich immer auf einen Schlüssel und liefern einen Wert zurück. Abfrage zu Werten gibt es nicht - Befehle wie z.B. "Zeige mir den Schlüssel zum Wert foobar" gibt es nicht.

Seit Version 0.10 benutzt auch Inyoka (die Software, auf der auch dieses Wiki von ubuntuusers.de läuft) Redis als Datenspeicher, zusätzlich zu MySQL.

Installation

Paketquellen

Redis befindet sich in den Paketquellen von Ubuntu und kann über das Paket

  • redis-server (universe)

Paketliste zum Kopieren:

sudo apt-get install redis-server 

Oder mit apturl installieren, Link: apt://redis-server

installiert werden - allerdings in alten (veralteten) Versionen. Von daher sollte die manuelle Installation bevorzugt werden.

PPA

Es existieren verschiedene PPAs für Redis, allerdings wird keines davon von direkt von den Redis-Entwicklern gepflegt.

Ein PPA, welches für alle Ubuntu-Versionen eine aktuellere - aber nicht unbedingt die aktuellste - Version von Redis bereitstellt, ist das von Chris Lea:

Adresszeile zum Hinzufügen des PPAs:

  • ppa:chris-lea/redis-server

Hinweis!

Zusätzliche Fremdquellen können das System gefährden.


Ein PPA unterstützt nicht zwangsläufig alle Ubuntu-Versionen. Weitere Informationen sind der Wiki/Vorlagen/PPA/ppa.png PPA-Beschreibung des Eigentümers/Teams chris-lea zu entnehmen.

Damit Pakete aus dem PPA genutzt werden können, müssen die Paketquellen neu eingelesen werden.

Manuell

Da Redis keine weiteren Abhängigkeiten hat, ist das Selberkompilieren sehr einfach. Zuerst lädt man von der Downloadseite 🇬🇧 die aktuelle stabile Version herunter und entpackt diese[4], z.B. ins Homeverzeichnis.

Hinweis:

Im folgenden wird davon ausgegangen, dass die Daten nach /home/BENUTZER/redis-3.2.3 entpackt wurden.

Dann wechselt man in das so entstandene Verzeichnis redis-3.2.3 und startet das Kompilieren[5] einfach durch den Befehl[2]:

make 

Nach dem Durchlauf des Compilers ist Redis einsatzbereit. Alle benötigten Dateien liegen im Verzeichnis /home/BENUTZER/redis-3.2.3/src

Muss man Redis systemweit manuell installieren sind noch die folgenden Befehle auszuführen:

sudo make install
cd utils
sudo ./install_server.sh 

Dabei werden auch die passenden Startskripte im Verzeichnis /etc/init.d zum automatischen Start von Redis beim Booten anlegen. Es wird bei der maneullen Installation für Systeme mit systemd keine Service Unit generiert. Diese muss man selber schreiben und anschließend die Datei /etc/init.d/redis_6379 löschen.

Benutzung

In der Standardinstallation lauscht Redis auf Port 6379 und allen Adressen. Die Einstellungen können in der Konfiguration geändert werden.

Starten des Server

Ist Redis systemweit installiert läuft der Server nach dem Booten des Rechners automatisch.

Bei manueller lokaler Installation muss der Datenbank-Server von Hand gestartet werden. Dazu wechselt man ins Verzeichnis src und ruft den Befehl

./redis-server 

auf. Der Server läuft bei händischem Start standardmäßig im Vordergrund - dies kann ebenfalls in der Konfigurationsdatei angepasst werden - und die Logausgabe erfolgt auf stdout, also in der Regel den Terminal. Zu beachten ist bei lokaler Installation noch, dass Redis beim Starten eine Standardkonfiguration verwendet und nicht die Konfigurationsdatei (zu finden im entpackten Verzeichnis) einliest. Ist dies gewünscht, muss der Pfad dorthin explizit angegeben werden:

./redis-server /home/BENUTZER/redis-3.2.3/redis.conf 

Redis Kommandozeile

Redis bringt eine eigene, interaktive Kommandozeile mit, über die der volle Funktionsumfang der Servers verfügbar ist. Bei systemweiter Installation ruft man diese über

redis-cli 

auf. Ansonsten muss man wieder ins Verzeichnis src wechseln und dort

./redis-cli 

aufrufen.

Eine Übersicht über alle Befehle findet man in der Befehlsliste 🇬🇧 von Redis.

Publish / Subscribe

Redis ist auch ein Publish-Subscribe Server. Hier können Nachrichten an Kanäle gesendet werden ("Publish"), auf dem Empfänger dann lauschen können ("subscribe"). Wie dies bei Redis umgesetzt ist, kann in der offiziellen Dokumentation zu Pub/Sub 🇬🇧 nachgelesen werden.

Lua Skripting

Seit Version 2.6 unterstützt Redis server-seitig das Ausführen von Lua-Skripten. Damit können z.B. Daten aus der Datenbank auf dem Server ver- / bearbeitet werden, bevor sie als Ergebnis zurück geliefert werden. Weitere Informationen sind in der Dokumentation 🇬🇧 zu finden.

Speicherverbrauch beim Schreiben der Datenbank optimieren

Wenn die Redis-Datenbank viele Daten enthält und somit relativ viel RAM (bezogen auf des insgesamt verfügbare RAM) belegt kann es passieren, dass beim Speichern der Datenbank auf die Festplatte der Redis-Server abstürtzt, weil nicht genügten RAM verfügbar ist.

Abhilfe schafft man, indem man in die Datei /etc/sysctl.conf die Zeile

vm.overcommit_memory=1

einträgt. Die Hintergründe dazu sind in den Redis FAQs 🇬🇧 unter dem Punkt "Background saving is failing with a fork() error under Linux even if I've a lot of free RAM!" erklärt und auch im Redis Administration Guide 🇬🇧.

Benchmark aufrufen

Bei der Installation wird direkt auch ein Benchmark-Programm mit installiert. Bei systemweiter Installation kann man dies über

redis-benchmark 

aufrufen. Bei lokaler Installation muss man ins Verzeichnis src wechseln und dort

./redis-benchmark 

aufrufen.

Datentypen

Redis kennt aktuell acht verschiedenen Datentypen:

Redis Datentypen
Datentyp Beschreibung
String Eine beliebige Zeichenfolge (z.B. Text)
List Entspricht einem Array, die Elemente (=Strings) werden über einen positiven, ganzzahligen, null-basierten Index angesprochen (d.h. das erste Element der Liste hat den Index 0, das zweite 1 usw.).
Hash Entspricht einem assoziativem Array, die Elemente bestehen hier wiederum aus Schlüssel-Werten Paaren.
Set Entspricht „List", ausser dass - eben im Gegensatz zu List - Elemente nur genau einmal vorkommen dürfen.
Sorted Set Entspricht einem Set, nur dass zusätzlich der Index des Elements explizit mit angegeben wird.
Bitmaps eine spezielle Version des Datentyps "String", bei dem nur Nullen und Einsen, eben Bits, gespeichert werden
HyperLogLogs probabilistische Datenstruktur, mit der sich die Kardinalität einer Datenmenge sehr speichereffizient bestimmen lässt
Geodaten Varianten des Sortes Sets, bei dem Geodaten in der Form "LATITUDE, LONGITUDE, ORT" angegeben werden. LATITUDE und LONGITUDE müssen in Dezimalgrad angegeben werden. Damit ist es z.B. möglich Abstände zwischen zwei Orten zu berechnen oder eine Umkreissuche durchzuführen.

Für die Datenbank sind alle Werte einfach nur eine folge von Bytes, d.h. es gibt keine Unterscheidung, ob Textstrings oder binäre Daten gespeichert werden. Eine ausführlichere Erläuterung der Datentype findet man auf der Seite Data Types 🇬🇧.

Redis unterstützt übrigens nicht die Verschachtelung von Datentypen. Ein Set kann z.B. nur aus Strings bestehen, nicht aber aus Listen, Hashs etc.

Konfiguration

Redis wird über die zentrale Datei redis.conf konfiguriert. Bei systemweiter Installation liegt diese im Verzeichnis /etc/redis/ und kann mit einem mit einem Editor mit Root-Rechten[3] bearbeitet werden. Bei lokaler Installation liegt diese im Verzeichnis /home/BENUTZER/Redis-3.2.3 und kann mit einem Editor editiert werden. Die Datei ist sehr ausführlich kommentiert.

Eingestellt werden kann hier z.B. auf welcher IP-Adresse und auf welchem Port lauschen soll, Details zu Replikation, Passwortschutz für die Datenbank sowie in welchen Intervallen Redis die Daten auf Festplatte speichern soll.

Weiterhin kann in der Konfigurationsdatei eingestellt werden, dass Redis im sogenannten „Append-only“-Modus betrieben werden soll. Dies bedeutet, dass Redis jede Änderung in der Datenbank direkt in eine separate Datei schreibt (nicht die Datenbank selber). Dies gewährleistet - im Vergleich zum reinen asynchronen Speichern - eine höhere Datensicherheit bei einem Absturz des System, verlangsamt die Datenbank aber auch. „Append only” und asynchrones Schreiben kann kombiniert werden, die Wege schliessen sich nicht aus. Nach einem Absturz wird die Datenbank aus der Datei appendonly.log rekonstruiert, so dass in der Regel kein Schreibvorgang verloren sein sollte. Um die Datei appendonly.log nicht zu gross werden zu lassen, sollte in regelmässigen Abständen der Befehl bgwriteaof ausgeführt werden.

Replikation

Redis beherrscht Ein-Weg-Replikation („Master-Slave-Replikation“) mit Bordmitteln. Innerhalb der zuvor beschriebenen Konfigurationsdatei kann im Abschnitt "Replication" festgelegt werden, ob der Redis-Server einem anderen Server, dessen IP-Adressen und Port anzugeben ist, folgen soll. D.h. alle Änderungen dieses Redis-Server („Master”) werden auf den lokalen Redis-Server „Slave“ repliziert.

Redis-Cluster

Seit der Version 3.0 ist Redis cluster-fähig, wobei für eine Redis-Cluster mindestens drei Redis-Server benötigt werden. Der Redis-Cluster nutzt dabei Hash-Slots und jeder Server innerhalb des Clusters ist für die Speicherung eines Teils der Hash-Slots zuständig.

Eine ausführliche Einführung in Redis-Cluster inklusive weiterführender Links ist in der Dokumentation auf der Seite Redis Cluster-Tutorial 🇬🇧 zu finden.

Deinstallation

bei Installation über Paketquellen oder PPA

Die Deinstallation erfolgt wie gewohnt über die Paketverwaltung

manuelle Installation

Hat man keine systemweite Installation reicht zu Deinstallation, einfach das Verzeichnis inklusive Unterverzeichnissen zu löschen, in das Redis entpackt wurde.

Bei systemweiter Installation ist noch etwas mehr Handarbeit notwendig. Zuerst wechselt man ins Verzeichnis /usr/local/bin und führt dort den Befehl

sudo rm redis-* 

aus[2][6]

Dann wechselt man ins Verzeichnis /etc und löscht dort das komplette Verzeichnis redis, wozu Root-Rechte[6] notwendig sind. Dann wechselt man ins Verzeichnis /etc/init.d und löscht dort, ebenfalls mit Root-Rechten, die Datei redis_6379.

Jetzt müssen noch die Log-Datei und die Datenbank(en) gelöscht werden. Dazu wechselt man ins Verzeichnis /var/log und löscht die Datei redis_6379.log. Dann wechselt man ins Verzeichnis /var/lib und löscht dort rekursiv das Verzeichnis redis. Für alles sind Root-Rechte notwendig.

  • Die Dokumentation 🇬🇧 von Redis, welche viele Beispiele und Tipps enthält

  • Beispielanwendung 🇬🇧 - es wird ein kleiner Twitter-Clone mit Redis als Datenbank „entwickelt“. Absolut lesenswert, da hier eine sehr gute Einführungen in die Strukturierungen des Datenbank-Schemas eines Key Value Stores gegeben wird.

  • The Little Redis Book 🇬🇧 - freies, kurzes "Buch" zu Redis, welches einen sehr gute und kompakte Einführung bietet

  • Live-Version 🇬🇧 von Redis online ausprobieren

  • Artikel in freiesMagazin 🇩🇪, welcher eine Einführung mit vielen Beispielen in die Datentypen von Redis gibt

Diese Revision wurde am 26. April 2019 14:09 von ubot erstellt.
Die folgenden Schlagworte wurden dem Artikel zugewiesen: Key-Value Store, Programmierung, Datenbank, Server