Tutorial su Redis: introduzione alla tecnologia dei database

Il sistema di database Redis è diventato sempre più popolare negli ultimi anni. I principali vantaggi sono la velocità e la struttura semplice dei database. I dati vengono scritti direttamente sulla memoria RAM del server e possono essere richiamati molto più velocemente rispetto ad altri database. Ecco perché Redis è spesso utilizzato come cache sul web. Ma anche i servizi di messaggistica utilizzano questo database per consentire una comunicazione rapida. Vi spieghiamo come installare il database Redis.

Passaggio 1: installare Redis

Redis è open source e può quindi essere scaricato, utilizzato e modificato liberamente da tutti.

N.B.

Di seguito descriviamo come installare e configurare Redis su Ubuntu. Tuttavia, è anche possibile lavorare con Mac o Windows. Se si desidera semplicemente provare Redis, senza installare il sistema, si consiglia l’ambiente di test online Try Redis.

Il primo passo è scaricare Redis. A tale scopo usiamo il gestore di pacchetti di Ubuntu, che prima di tutto deve essere aggiornato.

sudo apt-get update
sudo apt-get install redis-server

In alternativa i file possono essere scaricati dal sito web ufficiale di Redis. Si deve quindi scompattare il pacchetto manualmente e infine installarlo. Dopodiché è possibile avviare Redis con un semplice comando.

redis-server

Per verificare se Redis funziona correttamente, è necessario avviare per prima l’interfaccia che consente la comunicazione con Redis.

redis-cli

Ora l’interfaccia mostra l’indirizzo IP e la porta, su cui è eseguito Redis. Si può pertanto effettuare il ping.

127.0.0.1:6397> ping
PONG

Redis risponde, dimostrando così che il sistema di database è stato installato con successo. Si può inoltre verificare se è possibile introdurre contenuti.

127.0.0.1:6397> set test "OK!"
127.0.0.1:6397> get test
"OK!"
N.B.

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Passaggio 2: configurare Redis

Redis è stato installato innanzitutto con la configurazione standard, visualizzabile tramite un comando.

127.0.0.1:6397> config get *

Nell’elenco di tutti gli elementi di configurazione le coppie sono sempre una sotto l’altra. Il punto “dbfilename“ include quindi il valore “dump.rdb“. L’asterisco utilizzato per richiamare l’elenco è solo un segnaposto per un elemento particolare della configurazione. Per esaminare ciò in modo specifico è possibile inserire il nome della voce al posto dell’asterisco. Si cerca sempre la parte superiore della coppia di configurazione, la chiave del valore associato.

127.0.0.1:6397> config get dbfilename
1) "dbfilename"
2) "dump.rdb"

Per modificare una voce nel file di configurazione si utilizza il comando set, che può essere usato, ad esempio, per impostare una password.

127.0.0.1:6397> config set requirepass "password"
OK

Se vogliamo richiedere la password con get, ci viene chiesto prima di inserirla, dopotutto abbiamo appena eseguito il backup di Redis. A tal fine utilizziamo il comando auth, quindi possiamo eseguire una query sulla voce di configurazione come descritto.

127.0.0.1:6397> auth "password"
127.0.0.1:6397> config get requirepass
1) "requirepass"
2) "password"
N.B.

Esistono altri modi per proteggere il database. Gli sviluppatori hanno stilato una sintesi dei vari punti sul sito ufficiale.

Redis in realtà mantiene tutti i record in memoria. Tuttavia, per ottenere la persistenza è possibile creare uno snapshot del database sul disco fisso, memorizzato nel file dump.rdb.

127.0.0.1:6397> save

Abbiamo creato manualmente uno snapshot utilizzando il comando save. I backup possono anche essere automatizzati.

127.0.0.1:6397> save 60 10

In questo esempio abbiamo dato al comando due parametri: ora il salvataggio avviene ogni 60 secondi, se durante questo periodo ci sono già state 10 modifiche.

Tuttavia, il comando save non è così utile nella modalità attiva perché impedisce ai client di accedere al database. Bgsave è più adatto perché questo processo è eseguito in background.

Oltre alla versione dello snapshot esiste anche il file append-only. In questa modalità Redis salva ogni operazione eseguita in un file. Se il server Redis si arresta in modo imprevisto, è possibile vedere ciò che è stato fatto per ultimo. Per attivare la modalità AOF è necessario apportare una modifica al file di configurazione.

127.0.0.1:6397> config set appendonly yes
Consiglio

Se avete bisogno della massima sicurezza dei dati dovreste creare sistematicamente degli snapshot e attivare la modalità AOF. In questo modo praticamente nessun dato può andare perso. Tuttavia le operazioni rendono certamente il database un po’ più lento.

Passaggio 3: creare voci

Dopo aver configurato Redis è possibile lavorare con il database. A tale scopo si utilizzano diversi tipi di dati e comandi.

Stringhe

Le stringhe possono essere impostate più facilmente utilizzando il comando set.

N.B.

Non importa se si utilizzano o meno le virgolette quando si immettono valori. Per una migliore lettura del codice è possibile inserire il testo tra virgolette e specificare valori numerici senza tag.

127.0.0.1:6397> set foo "bar"
127.0.0.1:6397> set value 1

Se ora richiamate le voci foo e value con get saranno visualizzati i valori corrispondenti.

127.0.0.1:6397> get foo
"bar"
127.0.0.1:6397> get value
"1"

Per eliminare una voce si usa il comando del.

127.0.0.1:6397> del foo
(integer) 1
127.0.0.1:6397> get foo
(nil)

Per evitare di creare molte voci con una riga di codice aggiuntiva, potete utilizzare la funzione estesa mset. Per richiamare i valori di più voci contemporaneamente, esiste in parallelo mget.

127.0.0.1:6397> mset foo1 "bar1" foo2 "bar2" foo3 "bar3"
OK
127.0.0.1:6397> mget foo1 foo2 foo3
1) "bar1"
2) "bar2"
3) "bar3"

Elenchi

Con Redis è possibile utilizzare anche altri tipi di dati. Ad esempio, elenchi e set sono popolari quando si lavora con il database. Entrambi sono raccolte di valori. Tuttavia, mentre i set non sono ordinati, i valori negli elenchi sono numerati. È possibile aggiungere, interrogare ed eliminare voci negli elenchi.

127.0.0.1:6397> lpush mylist foo
(integer) 1
127.0.0.1:6397> lpush mylist bar
(integer) 2
127.0.0.1:6397> lrange mylist 0 10
1) "foo"
2) "bar"
127.0.0.1:6397> linsert mylist before "bar" "test"
(integer) 3
127.0.0.1:6397> lrange mylist 0 10
1) "foo"
2) "test"
3) "bar"
127.0.0.1:6397> lrem mylist 0 foo
(integer) 1
127.0.0.1:6397> lrange mylist 0 10
1) "test"
2) "bar"

In questo esempio abbiamo prima inserito due elementi in un elenco (lpush) e li abbiamo visualizzati. Il comando lrange specifica quale intervallo (qui da 0 a 10) deve essere riprodotto, in tal caso è possibile utilizzare anche numeri negativi. Quindi abbiamo inserito un altro valore davanti ad uno esistente con linsert (è possibile anche con after) e modificato così la numerazione. Il comando lrem consente di eliminare dall’elenco le voci con un valore specifico.

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Set

Redis prevede altri comandi per i set che danno risultati simili:

127.0.0.1:6397> sadd myset "foo"
(integer) 1
127.0.0.1:6397> sadd myset "bar"
(integer) 1 
127.0.0.1:6397> smembers myset 
1) "bar"
2) "foo"
127.0.0.1:6397> sismember myset "bar"
(integer) 1
127.0.0.1:6397> srem myset "bar"
(integer) 1
127.0.0.1:6397> smembers myset
1) "foo"

Con sadd è possibile includere contemporaneamente più elementi nel set, se sono inseriti uno dopo l’altro nel comando. Per visualizzare il set è sufficiente il comando smembers e il nome del set desiderato. Usando il comando sismember si può anche cercare una voce specifica. Analogamente all’elenco, con srem è possibile eliminare singole voci.

Redis offre inoltre agli utenti la possibilità di utilizzare i set in un formato ordinato.

127.0.0.1:6397> zadd mysortedset 1 "foo"
(integer) 1
127.0.0.1:6397> zadd mysortedset 2 "bar"
(integer) 1
127.0.0.1:6397> zadd mysortedset 2 "foobar"
(integer) 1
127.0.0.1:6397> zrange mysortedset 0 10
1) "foo"
2) "bar"
3) "foobar"

In questa variante, il comando zadd e un punteggio si utilizzano per aggiungere elementi. Mentre i valori stessi non possono apparire più volte, lo stesso numero può essere assegnato diverse volte nel punteggio. Il punteggio non è quindi una numerazione diretta all’interno del set ma una ponderazione. Tutte le voci con un punteggio di 2 seguono gli elementi con un punteggio di 1. Con zrange è possibile visualizzare tutte o solo le voci selezionate.

Hash

Il tipo di dati hash presenta una peculiarità. Come per i set e gli elenchi, si tratta di singole voci che possono contenere più valori. Tuttavia, conformemente alle coppie chiave-valore, esiste anche una chiave per ciascun valore.

127.0.0.1:6397> hset user1 name "bob" email "bob@example.com" password "rK87_x"
OK
127.0.0.1:6397> hget user1 name
1) "bob"
127.0.0.1:6397> hgetall user1
1) "name"
2) "bob"
3) "email"
4) "bob@example.com"
5) "password"
6) "rK87_x"
127.0.0.1:6397> hvals user1
1) "bob"
2) "bob@example.com"
3) "rK87_x"
127.0.0.1:6397> hkeys user1
1) "name"
2) "email"
3) "password"
> hdel user1 password
(integer) 1
127.0.0.1:6397> hgetall user1
1) "name"
2) "bob"
3) "email"
4) "bob@example.com"
127.0.0.1:6397> del user1
(integer) 1
127.0.0.1:6397> hgetall user1
(empty list or set)

In questo esempio con hset abbiamo creato un hash denominato user1. L’hash ha tre campi. Usando il comando hget si può ottenere il valore di ogni campo separatamente. Per visualizzarli tutti è possibile utilizzare hgetall. Ulteriori opzioni di query sono disponibili tramite hvals (mostra tutti i valori memorizzati nell‘hash) e hkeys (mostra tutte le chiavi memorizzate nell’hash). I singoli campi possono essere eliminati con hdel, l’hash completo come al solito con del.

N.B.

Il comando flushall consente di eliminare tutte le voci del database.

Passaggio 4: ulteriori opzioni

Con Redis non solo è possibile inserire voci in un database, ma anche assegnare ai dati determinate proprietà. Ad esempio, l’ingrandimento o la riduzione incrementale può essere molto utile.

127.0.0.1:6397> set foo 1
OK
127.0.0.1:6397> get foo
"1"
127.0.0.1:6397> incr foo
(integer) 2
127.0.0.1:6397> incr foo
(integer) 3
127.0.0.1:6397> get foo
"3"
127.0.0.1:6397> decr foo
(integer) 2
127.0.0.1:6397> get foo
"2"

Con queste funzioni è quindi possibile aumentare o diminuire i valori di uno. A volte, tuttavia, si desidera impostare valori che sono disponibili nel database solo per un determinato periodo di tempo. In questo caso si usa la funzione expire.

127.0.0.1:6397> set foo "bar"
OK
127.0.0.1:6397> expire foo 100
(integer) 1
127.0.0.1:6397> ttl foo
(integer) 50
127.0.0.1:6397> ttl foo
(integer) -50
127.0.0.1:6397> get foo
(nil)

Il comando expire richiede un periodo di tempo in secondi. In questo esempio abbiamo impostato la durata della voce su 100 secondi. Dopo metà del tempo, con il comando ttl abbiamo chiesto il time to live, ovvero il tempo rimanente. Se si aspetta ancora di più, l’intervallo del TTL assume valore negativo. A questo punto la voce non esiste più.

Con il comando setex, una voce nel database può essere collegata a un TTL non appena creata.

127.0.0.1:6397> setex foo 100 "bar"
OK

La voce creata può anche essere espansa. Il comando append aggiunge un altro valore a quello memorizzato.

127.0.0.1:6397> set foo "Hello"
OK
127.0.0.1:6397> append foo " World"
(integer) 11
127.0.0.1:6397> get foo
"Hello World"
127.0.0.1:6397> set bar 5
OK
127.0.0.1:6397> append bar 10
(integer) 3
127.0.0.1:6397> get bar
"510"

Come si può vedere, quando si richiamano nuovamente i valori corrispondenti, i nuovi componenti sono semplicemente aggiunti al valore esistente. Se la voce non esiste ancora, append funziona esattamente come set.

Inoltre è possibile anche rinominare le voci usando il comando rename.

127.0.0.1:6397> set foo 100
OK
127.0.0.1:6397> rename foo bar
OK
127.0.0.1:6397> get foo
(nil)
127.0.0.1:6397> get bar
"100"
Consiglio

Esistono molti altri comandi per operare correttamente con Redis. Nella documentazione ufficiale è possibile trovare tutti i comandi disponibili con una descrizione.

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