From 1842612ff092f95c05465a166b26fe1cde2d7540 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Stefano Pigozzi Date: Fri, 18 Nov 2022 11:57:44 +0100 Subject: [PATCH] Add first chapter 1089 words so far --- README.md | 127 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++- 1 file changed, 125 insertions(+), 2 deletions(-) diff --git a/README.md b/README.md index 13f1f07..4206d63 100644 --- a/README.md +++ b/README.md @@ -23,11 +23,130 @@ In questa relazione si introduce il database key-value [Redis](https://redis.io/ ## Redis +**Redis** (**Re**mote **Di**ctionary **S**erver) è un database NoSQL creato e pubblicato originariamente da [Antirez](http://invece.org/), imprenditore italiano che necessitava di un database real-time e scalabile per sviluppare un [analizzatore di web log](https://github.com/antirez/lloogg), e in seguito sviluppato e mantenuto da [Redis Ltd](https://redis.com/). + +È un database NoSQL con le seguenti caratteristiche: + +* si basa sul paradigma **key-value** + * i dati sono archiviati nel database associati a una determinata stringa, e possono essere richiamati attraverso di essa + * convenzione vuole che le chiavi siano in `lower:colon:case`, come ad esempio `player:1:score` +* è interamente **in-memory** + * tutti i dati sono salvati nella RAM per massimizzare la velocità di archiviazione e recupero + * opzionalmente, è possibile configurare un salvataggio periodico su disco del database +* cerca di avere un **impatto minimo sulle risorse** dell'elaboratore + * sia in termini di CPU-time, sia in termini di memoria utilizzata + * l'overhead del database senza alcun dato dentro è di soli 3 MB +* utilizza brevi **comandi** per alterare i dati nel database + * molto simili a comandi di una shell, facili da integrare in linguaggi di programmazione + * tutti i comandi sono individualmente atomici, e possono essere opzionalmente combinati in transazioni atomiche +* è **loosely-typed** + * sia chiavi sia valori sono sempre archiviati nel database come stringhe + * sono i comandi utilizzati a determinare come i valori vengono interpretati, se come stringhe o come strutture dati +* è **facile da scalare orizzontalmente** + * può utilizzare il paradigma master-replica, con meccanismi di sincronizzazione atomici, parziali o totali in base allo stato di connessione delle repliche + * può essere eseguito come cluster, in cui ogni istanza gestisce un sottoinsieme delle chiavi del database complessivo + ### Tipi di dato -### Comandi +Redis supporta vari tipi di dati, ciascuno adatto a diversi casi d'uso. -### Utilizzi +Come menzionato in precedenza, si disambigua tra essi attraverso i comandi utilizzati per accedervi: in particolare, tutti i comandi relativi a un determinato tipo di struttura dati hanno uno specifico prefisso, come ad esempio `Z` per i sorted set. + +#### Stringhe + +Il tipo *stringa* in Redis in realtà si riferisce a qualsiasi tipo di dato non strutturato, inclusi numeri o byte di file binari. + +I comandi che si riferiscono alle stringhe non usano alcun prefisso, e sono `O(1)`: + +* `GET {key}` + * recupera il valore alla chiave specificata +* `SET {key} {value}` + * imposta il valore della chiave specificata +* `SET {key} {value} NX` + * imposta il valore della chiave specificata solo se essa non esiste già +* `SET {key} {value} EX {seconds}` + * imposta il valore della chiave specificata per il numero di secondi specificato +* `INCR {key}` + * se il valore alla chiave è un numero, lo incrementa di 1 + * se non esiste, il numero viene prima impostato a 0 +* `INCRBY {key} {number}` + * se il valore alla chiave è un numero, lo incrementa del numero specificato + * se non esiste, il numero viene prima impostato a 0 + +Sono utili per archiviare e recuperare velocemente attributi di un'entità, implementare meccanismi di sincronizzazione (lock, semafori), realizzare controlli di accesso effimeri (rate limiting), o effettuare conteggi di particolari eventi. + +#### List + +Il tipo *list* in Redis rappresenta una serie ordinata di valori stringa. + +I principali comandi delle liste usano i prefissi `L` o `R`, e sono `O(1)`: + +* `LPUSH {key} {value}` + * aggiunge un valore all'inizio della lista specificata +* `RPUSH {key} {value}` + * aggiunge un valore alla fine della lista specificata +* `LPOP {key}` + * recupera ed elimina il valore all'inizio della lista specificata +* `RPOP {key}` + * recupera ed elimina il valore all'inizio della lista specificata + +Particolari comandi relativi alle liste permettono al client Redis di bloccare la chiamata fino a che non si verifica una determinata condizione, come ad esempio: + +* `BLPOP {key}` + * se esiste, recupera ed elimina il valore all'inizio della lista specifiata + * se non esiste, attende che venga inserito un valore nella lista prima di restituirlo + +I comandi relativi alle liste sono tipicamente utilizzati per realizzare pile (stacks) e code (queues) di eventi, prodotti da alcuni processi e consumati da altri. + +#### Set + +Il tipo *set* in Redis rappresenta un insieme di valori stringa unici non ordinato. + +I principali comandi dei set usano il prefisso `S`, e sono `O(1)`: + +* `SADD {key} {value}` + * aggiunge un valore all'insieme specificato +* `SISMEMBER {key} {value}` + * verifica se un valore appartiene all'insieme specificato +* `SCARD {key}` + * conta il numero di elementi nell'insieme specificato + +Alcuni comandi permettono di effettuare operazioni tra due insiemi in tempo `O(N)`: + +* `SINTER {key1} {key2}` + * effettua l'intersezione tra due insiemi, e restituisce i valori dell'insieme risultante +* `SUNION {key1} {key2}` + * effettua l'unione tra due insiemi, e restituisce i valori dell'insieme risultante + +Sono usati nei casi in cui l'**unicità** degli elementi è un fattore chiave dell'operazione che si desidera effettuare, come ad esempio per raccogliere gli identificativi di tutti gli utenti che hanno letto un post su un forum. + +#### Sorted sets + +Il tipo *sorted set* in Redis rappresenta un insieme di valori stringa unici ordinato in base a un punteggio associato a ciascun valore. + +I principali comandi dei sorted set usano il prefisso `Z`, e sono `O(log(N))`: + +* `ZADD {key} {score} {value}` + * aggiunge un valore all'insieme specificato con un dato punteggio +* `ZRANGE {key} {start} {stop}` + * recupera i valori presenti nell'insieme specificato tra i dati indici (inclusi) +* `ZSCORE {key} {value}` + * recupera il punteggio nell'insieme specificato di un dato valore +* `ZRANK {key} {value}` + * restituisce la posizione del valore dato nell'insieme specificato + +Sono usati in casi in cui si necessita di una struttura **sempre ordinata** di elementi unici, come nell'applicazione allegata a questa relazione, in cui sono stati usati per realizzare delle classifiche. + +#### Altre strutture dati + +Redis supporta altre strutture dati meno frequentemente usate: + +* gli *hashes*, collezioni chiave-valore innestate in una singola chiave Redis, con prefisso `H` +* gli *stream*, registri in cui è solo possibile aggiungere valori, con prefisso `X` +* gli indici *geospatial*, in grado di processare coordinate cartesiane o geografiche, con prefisso `GEO` +* gli *hyperloglog*, strutture dati probabilistiche in grado di stimare velocemente la cardinalità di insiemi molto grandi, con prefisso `PF` +* le *bitmap*, array di bit che possono essere modificati o interrogati individualmente, con prefisso o suffisso `BIT` +* i *bitfields*, interi signed e unsigned di dimensione variabile, attraverso il comando `BITFIELD` ## Applicazione @@ -48,3 +167,7 @@ In questa relazione si introduce il database key-value [Redis](https://redis.io/ ## Conclusioni ## Bibliografia + +- [**Documentazione** di Redis](https://redis.io/docs/) +- [**The SET command is a strange beast**, articolo dal blog di Redis](https://redis.com/blog/set-command-strange-beast/) +- [**Redis** su Wikipedia](https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Redis&oldid=1115152231) \ No newline at end of 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