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關(guān)于Redis數(shù)據(jù)持久化的概念介紹

 更新時間:2021年08月07日 15:13:36   作者:遙遙背影暖暖流星  
Redis是內(nèi)存數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)都是存儲在內(nèi)存中,需要定期將Redis中的數(shù)據(jù)以某種形式(或命數(shù)據(jù)令)從內(nèi)存保存到硬盤,今天給大家分享Redis數(shù)據(jù)的持久化的概念介紹,需要的朋友參考下吧

一、數(shù)據(jù)持久化的概述

Redis是內(nèi)存數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)都是存儲在內(nèi)存中,為了避免服務(wù)器斷電等原因?qū)е翿edis進(jìn)程異常退出后數(shù)據(jù)的永久丟失,需要定期將Redis中的數(shù)據(jù)以某種形式(或命數(shù)據(jù)令)從內(nèi)存保存到硬盤;當(dāng)下次Redis重啟時,利用持久化文件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)恢復(fù)。除此之外,為了進(jìn)行災(zāi)難備份,可以將持久化文件拷貝到一個遠(yuǎn)程位置(NFS) 。

Redis提供兩種方式進(jìn)行持久化:
RDB持久化:原理是將Reids在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)庫記錄定時保存到磁盤上。(類似快照)

AOF持久化(append only file):原理是將Reids的操作日志以追加的方式寫入文件,類似于MySQL的binlogo(基于日志持久化方式)

由于AOF持久化的實(shí)時性更好,即當(dāng)進(jìn)程意外退出時丟失的數(shù)據(jù)更少(一般設(shè)置每秒保存一次),因此AOF是目前主流的持久化方式,RDB持久化基本都會開啟(用于集群)

在這里插入圖片描述

1、RDB持久化

(1)RDB持久化是指在指定的時間間隔內(nèi)將內(nèi)存中當(dāng)前進(jìn)程中的數(shù)據(jù)生成快照保存到硬盤(因此也稱作快照持久化),用二進(jìn)制壓縮存儲,保存的文件后綴是rdb;當(dāng)Redis重新啟動時,可以讀取快照文件恢復(fù)數(shù)據(jù)。

Redis數(shù)據(jù)庫文件,全稱Redis DataBase
-數(shù)據(jù)持久化方式之一
-數(shù)據(jù)持久化默認(rèn)方式
-按照指定時間間隔,將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)集快照寫入硬盤-快照術(shù)語叫Snapshot
- 恢復(fù)時,將快照文件直接讀入內(nèi)存
·定義RDB文件名
- dbfilename "dump.rdb"   #文件名

(2)觸發(fā)保存

優(yōu)化設(shè)置,數(shù)據(jù)從內(nèi)存保存到硬盤的頻率
- save 900 1     #15分鐘且有1個key改變時保存
- save 300 10     #5分鐘且有10個key改變時
- save 60 10000    #1分鐘且有10000個key改變時


手動進(jìn)行存盤
- save    #阻塞寫存盤,保存過程中redis不允許寫入新數(shù)據(jù)
- bgsave   #不阻塞寫存盤

vim /etc/redis/6379.conf

#----219行----以下三個save條件滿足任意一個時,都會引起bgsave的調(diào)用
save 900 1 :當(dāng)時間到900秒時,如果redis數(shù)據(jù)發(fā)生了至少1次變化,則執(zhí)行bgsave
save 300 10 :當(dāng)時間到300秒時,如果redis數(shù)據(jù)發(fā)生了至少10次變化,則執(zhí)行bgsave
save 60 10000 :當(dāng)時間到60秒時,如果redis數(shù)據(jù)發(fā)生了至少10000次變化,則執(zhí)行bgsave
#----242行----是否開啟RDB文件壓縮
rdbcompression yes
#----254行----指定RDB文件名
dbfilename dump.rdb
#----264行----指定RDB文件和AOF文件所在目錄
dir /var/lib/redis/6379

(3)其他自動觸發(fā)機(jī)制
除了save m n 以外,還有一些其他情況會觸發(fā)bgsave:
在主從復(fù)制場景下,如果從節(jié)點(diǎn)執(zhí)行全量復(fù)制操作,則主節(jié)點(diǎn)會執(zhí)行bgsave命令,并將rdb文件發(fā)送給從節(jié)點(diǎn)。

執(zhí)行shutdown關(guān)閉命令時,也自動執(zhí)行rdb持久化。

(4)執(zhí)行流程:

在這里插入圖片描述

使用RDB文件恢復(fù)數(shù)據(jù)
·備份數(shù)據(jù)
-備份dump.rdb 文件到其他位置
]# cp 數(shù)據(jù)庫目錄/dump.rdb  備份目錄

·恢復(fù)數(shù)據(jù)
-拷貝備份文件到數(shù)據(jù)庫目錄,重啟redis服務(wù)
]#cp 備份目錄/dump.rdb   數(shù)據(jù)庫目錄/

(4) 啟動時加載

RDB文件的載入工作是在服務(wù)器啟動時自動執(zhí)行的,并沒有專門的命令。但是由于AOF的優(yōu)先級更高,因此當(dāng)AOF開啟時,Redis會優(yōu)先載入 AOF文件來恢復(fù)數(shù)據(jù);只有當(dāng)AOF關(guān)閉時,才會在Redis服務(wù)器啟動時檢測RDB文件,并自動載入。服務(wù)器載入RDB文件期間處于阻塞狀態(tài),直到載入完成為止。
Redis(AOF關(guān)閉的時候)載入RDB文件時,會對RDB文件進(jìn)行校驗(yàn),如果文件損壞,則日志中會打印錯誤,Redis啟動失敗

.AOF 持久化
RDB持久化是將進(jìn)程數(shù)據(jù)寫入文件,而AOF持久化,則是將Redis執(zhí)行的每次寫、刪除命令記錄到單獨(dú)的日志文件中,查詢操作不會記錄; 當(dāng)Redis重啟時再次執(zhí)行AOF文件中的命令來恢復(fù)數(shù)據(jù)。
與RDB相比,AOF的實(shí)時性更好,因此已成為主流的持久化方案。

2、開啟AOF

Redis服務(wù)器默認(rèn)開啟RDB,關(guān)閉AOF;要開啟AOF,需要在配置文件中配置:
(1)、修改配置文件
vim /etc/redis/6379.conf

①Redis父進(jìn)程首先判斷:當(dāng)前是否在執(zhí)行save,或bgsave/bgrewriteaof的子進(jìn)程,如果在執(zhí)行則bgsave命令直接返回。 bgsave/bgrewriteaof的子進(jìn)程不能同時執(zhí)行,主要是基于性能方面的考慮:兩個并發(fā)的子進(jìn)程同時執(zhí)行大量的磁盤寫操作,可能引起嚴(yán)重的性能問題。
②父進(jìn)程執(zhí)行fork操作創(chuàng)建子進(jìn)程,這個過程中父進(jìn)程是阻塞的,Redis不能執(zhí)行來自客戶端的任何命令
③父進(jìn)程fork后,bgsave命令返回”Background saving started”信息并不再阻塞父進(jìn)程,并可以響應(yīng)其他命令
④子進(jìn)程創(chuàng)建RDB文件,根據(jù)父進(jìn)程內(nèi)存快照生成臨時快照文件,完成后對原有文件進(jìn)行原子替換
⑤子進(jìn)程發(fā)送信號給父進(jìn)程表示完成,父進(jìn)程更新統(tǒng)計(jì)信息

(2)、執(zhí)行流程

#----700行----修改;開啟AOF
appendonly yes
#----704行----指定AOF文件名稱
appendfilename "appendonly.aof"
#----796行----是否忽略最后一條可能存在問題的指令
aof-load-truncated yes
#指redis在恢復(fù)時,會忽略最后一條可能存在問題的指令,默認(rèn)為yes,即在aof寫入時,可能存在指令錯誤的問題(突然斷電導(dǎo)致未執(zhí)行結(jié)束),這種情況下,yes會log并繼續(xù),而no會直接恢復(fù)失敗
/etc/init.d/redis_6379 restart
#需要先取消密碼

文件重寫的觸發(fā),分為手動觸發(fā)和自動觸發(fā):

手動觸發(fā):直接調(diào)用bgrewriteaof命令,該命令的執(zhí)行與bgsave有些類似:都是fork子進(jìn)程進(jìn)行具體的工作,且都只有在fork時阻塞。

自動觸發(fā):通過設(shè)置auto-aof-rewrite-min-size選項(xiàng)和auto-aof-rewrite-percentage選項(xiàng)來自動執(zhí)行BGREWRITEAOF。 只有當(dāng)auto-aof-rewrite-min-size和auto-aof-rewrite-percentage兩個選項(xiàng)同時滿足時,才會自動觸發(fā)AOF重寫,即bgrewriteaof操作。

由于需要記錄Redis的每條寫命令,因此AOF不需要觸發(fā),下面介紹AOF的執(zhí)行流程。
AOF的執(zhí)行流程包括:
命令追加(append):將Redis的寫命令追加到緩沖區(qū)aof_buf
文件寫入(write)和文件同步(sync):根據(jù)不同的同步策略將aof_buf中的內(nèi)容同步到硬盤
文件重寫(rewrite):定期重寫AOF文件,達(dá)到壓縮的目的
①、命令追加(append)
Redis先將寫命令追加到緩沖區(qū),而不是直接寫入文件,主要是為了避免每次有寫命令都直接寫入硬盤,導(dǎo)致硬盤IO成為Redis負(fù)載的瓶頸。
命令追加的格式是Redis命令請求的協(xié)議格式,它是一種純文本格式,具有兼容性好、可讀性強(qiáng)、容易處理、操作簡單避免二次開銷等優(yōu)點(diǎn)。在AOF文件中,除了用于指定數(shù)據(jù)庫的select命令(如select 0為選中0號數(shù)據(jù)庫)是由Redis添加的,其他都是客戶端發(fā)送來的寫命令。
②、文件寫入(write)和文件同步(sync)
Redis提供了多種AOF緩存區(qū)的同步文件策略,策略涉及到操作系統(tǒng)的 write 函數(shù)和 fsync 函數(shù),說明如下:
為了提高文件寫入效率,在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中,當(dāng)用戶調(diào)用write函數(shù)將數(shù)據(jù)寫入文件時,操作系統(tǒng)通常會將數(shù)據(jù)暫存到一個內(nèi)存緩沖區(qū)里,當(dāng)緩沖區(qū)被填滿或超過了指定時限后,才真正將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫入到硬盤里。這樣的操作雖然提高了效率,但也帶來了安全問題:如果計(jì)算機(jī)停機(jī),內(nèi)存緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)會丟失;因此系統(tǒng)同時提供了fsync、fdatasync等同步函數(shù),可以強(qiáng)制操作系統(tǒng)立刻將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)寫入到硬盤里,從而確保數(shù)據(jù)的安全性。
AOF緩存區(qū)的同步文件策略存在三種同步方式,它們分別是:(vim /etc/redis/6379.conf ----》 729行 )
appendfsync always: 命令寫入aof_buf后立即調(diào)用系統(tǒng)fsync操作同步到AOF文件,fsync完成后線程返回。這種情況下,每次有寫命令都要同步到AOF文件,硬盤IO成為性能瓶頸,Redis只能支持大約幾百TPS寫入,嚴(yán)重降低了Redis的性能;即便是使用固態(tài)硬盤(SSD),每秒大約也只能處理幾萬個命令,而且會大大降低SSD的壽命。
appendfsync no: 命令寫入aof_buf后調(diào)用系統(tǒng)write操作,不對AOF文件做fsync同步;同步由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé),通常同步周期為30秒。這種情況下,文件同步的時間不可控,且緩沖區(qū)中堆積的數(shù)據(jù)會很多,數(shù)據(jù)安全性無法保證。
appendfsync everysec: 命令寫入aof_buf后調(diào)用系統(tǒng)write操作,write完成后線程返回;fsync同步文件操作由專門的線程每秒調(diào)用一次。everysec是前述兩種策略的折中,是性能和數(shù)據(jù)安全性的平衡,因此是Redis的默認(rèn)配置,也是我們推薦的配置。
③、文件重寫(rewrite)
隨著時間流逝,Redis服務(wù)器執(zhí)行的寫命令越來越多,AOF文件也會越來越大;過大的AOF文件不僅會影響服務(wù)器的正常運(yùn)行,也會導(dǎo)致數(shù)據(jù)恢復(fù)需要的時間過長。
文件重寫是指定期重寫AOF文件,減小AOF文件的體積。
AOF重寫是把Redis進(jìn)程內(nèi)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為寫命令,同步到新的AOF文件
不會對舊的AOF文件進(jìn)行任何讀取、寫入操作
對于AOF持久化來說,文件重寫雖然是強(qiáng)烈推薦的,但并不是必須的;即使沒有文件重寫,數(shù)據(jù)也可以被持久化并在Redis啟動的時候?qū)?;因此在一些?shí)現(xiàn)中,會關(guān)閉自動的文件重寫,然后通過定時任務(wù)在每天的某一時刻定時執(zhí)行。

文件重寫之所以能夠壓縮AOF文件,原因在于:
 過期的數(shù)據(jù)不再寫入文件
 無效的命令不再寫入文件:如有些數(shù)據(jù)被重復(fù)設(shè)值(set mykey v1, set mykey v2)、有些數(shù)據(jù)被刪除了(sadd myset v1, del myset)等。
 多條命令可以合并為一個:如sadd myset v1, sadd myset v2, sadd myset v3可以合并為sadd myset v1 v2 v3。

文件重寫的觸發(fā),分為手動觸發(fā)和自動觸發(fā):

手動觸發(fā):直接調(diào)用bgrewriteaof命令,該命令的執(zhí)行與bgsave有些類似:都是fork子進(jìn)程進(jìn)行具體的工作,且都只有在fork時阻塞。

自動觸發(fā):通過設(shè)置auto-aof-rewrite-min-size選項(xiàng)和auto-aof-rewrite-percentage選項(xiàng)來自動執(zhí)行BGREWRITEAOF。 只有當(dāng)auto-aof-rewrite-min-size和auto-aof-rewrite-percentage兩個選項(xiàng)同時滿足時,才會自動觸發(fā)AOF重寫,即bgrewriteaof操作。

auto-aof-rewrite-percentage 100 :當(dāng)前AOF文件大小(即aof_current_size)是上次日志重寫時AOF文件大小(aof_base_size)兩倍時,發(fā)生BGREWRITEAOF操作
   auto-aof-rewrite-min-size 64mb :當(dāng)前AOF文件執(zhí)行BGREWRITEAOF命令的最小值,避免剛開始啟動Reids時由于文件尺寸較小導(dǎo)致頻繁的BGREWRITEAOF



vim /etc/redis/6379.conf
#----729行----
auto-aof-rewrite-percentage 100
#當(dāng)前AOF文件大?。碼of_current_size)是上次日志重寫時AOF文件大小(aof_base_size)的兩倍時,發(fā)生bgrewriteaof操作
auto-aof-rewrite-min-size 64mb 
#當(dāng)前AOF文件執(zhí)行bgrewriteaof命令的最小值,避免剛開始啟動redis時由于文件尺寸較小導(dǎo)致頻繁的bgrewriteaof

注意:
	重寫由父進(jìn)程fork子進(jìn)程進(jìn)行
	重寫期間Redis執(zhí)行的寫命令,需要追加到新的AOF文件中,為此Redis引入了aof_rewrite_buf緩存。

(3)、文件重寫的流程如下

Redis父進(jìn)程首先判斷當(dāng)前是否存在正在執(zhí)行bgsave/bgrewriteaof的子進(jìn)程,如果存在則bgrewriteaof命令直接返回,如果存在 bgsave命令則等bgsave執(zhí)行完成后再執(zhí)行。
父進(jìn)程執(zhí)行fork操作創(chuàng)建子進(jìn)程,這個過程中父進(jìn)程是阻塞的。
父進(jìn)程fork后,bgrewriteaof命令返回”Background append only file rewrite started”信息并不再阻塞父進(jìn)程, 并可以響應(yīng)其他命令。Redis的所有寫命令依然寫入AOF緩沖區(qū),并根據(jù)appendfsync策略同步到硬盤,保證原有AOF機(jī)制的正確。
由于fork操作使用寫時復(fù)制技術(shù),子進(jìn)程只能共享fork操作時的內(nèi)存數(shù)據(jù)。由于父進(jìn)程依然在響應(yīng)命令,因此Redis使用AOF重寫緩沖區(qū)(aof_rewrite_buf)保存這部分?jǐn)?shù)據(jù),防止新AOF文件生成期間丟失這部分?jǐn)?shù)據(jù)。也就是說,bgrewriteaof執(zhí)行期間,Redis的寫命令同時追加到aof_buf和aof_rewirte_buf兩個緩沖區(qū)。
子進(jìn)程根據(jù)內(nèi)存快照,按照命令合并規(guī)則寫入到新的AOF文件。
子進(jìn)程寫完新的AOF文件后,向父進(jìn)程發(fā)信號,父進(jìn)程更新統(tǒng)計(jì)信息,具體可以通過info persistence查看。
父進(jìn)程把AOF重寫緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫入到新的AOF文件,這樣就保證了新AOF文件所保存的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)和服務(wù)器當(dāng)前狀態(tài)一致。
使用新的AOF文件替換老文件,完成AOF重寫。

(4)、啟動時加載
當(dāng)AOF開啟時,Redis啟動時會優(yōu)先載入AOF文件來恢復(fù)數(shù)據(jù);只有當(dāng)AOF關(guān)閉時,才會載入RDB文件恢復(fù)數(shù)據(jù)。
當(dāng)AOF開啟,但AOF文件不存在時,即使RDB文件存在也不會加載。
Redis載入AOF文件時,會對AOF文件進(jìn)行校驗(yàn),如果文件損壞,則日志中會打印錯誤,Redis啟動失敗。但如果是AOF文件結(jié)尾不完整(機(jī)器突然宕機(jī)等容易導(dǎo)致文件尾部不完整),且aof-load-truncated參數(shù)開啟,則日志中會輸出警告,Redis忽略掉AOF文件的尾部,啟動成功。aof-load-truncated參數(shù)默認(rèn)是開啟的。

二 .RDB 和 AOF 的優(yōu)缺點(diǎn)

 1、 RDB 持久化優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn):RDB文件緊湊,體積小,網(wǎng)絡(luò)傳輸快,適合全量復(fù)制;恢復(fù)速度比AOF快很多。當(dāng)然,與AOF相比,RDB最重要的優(yōu)點(diǎn)之一是對性能的影響相對較小。
缺點(diǎn):RDB文件的致命缺點(diǎn)在于其數(shù)據(jù)快照的持久化方式?jīng)Q定了必然做不到實(shí)時持久化,而在數(shù)據(jù)越來越重要的今天,數(shù)據(jù)的大量丟失很多時候是無法接受的,因此AOF持久化成為主流。此外,RDB文件需要滿足特定格式,兼容性差(如老版本的Redis不兼容新版本的RDB文件)。
對于RDB持久化,一方面是bgsave在進(jìn)行fork操作時Redis主進(jìn)程會阻塞,另一方面,子進(jìn)程向硬盤寫數(shù)據(jù)也會帶來IO壓力。

2、 AOF 持久化優(yōu)缺點(diǎn)

與RDB持久化相對應(yīng),AOF的優(yōu)點(diǎn)在于支持秒級持久化、兼容性好,缺點(diǎn)是文件大、恢復(fù)速度慢、對性能影響大。
對于AOF持久化,向硬盤寫數(shù)據(jù)的頻率大大提高(everysec策略下為秒級),IO壓力更大,甚至可能造成AOF追加阻塞問題。
AOF文件的重寫與RDB的bgsave類似,會有fork時的阻塞和子進(jìn)程的IO壓力問題。相對來說,由于AOF向硬盤中寫數(shù)據(jù)的頻率更高,因此對 Redis主進(jìn)程性能的影響會更大
.Redis 性能管理
9.1查看Redis內(nèi)存使用

redis-cli -h 192.168.184.10 -p 6379 #登錄
info memory #輸入指令進(jìn)行查看

9.2內(nèi)存碎片率
操作系統(tǒng)分配的內(nèi)存值used_memory_rss除以Redis使用的內(nèi)存值used_memory計(jì)算得出內(nèi)存碎片是由操作系統(tǒng)低效的分配/回收物理內(nèi)存導(dǎo)致的(不連續(xù)的物理內(nèi)存分配)
跟蹤內(nèi)存碎片率對理解Redis實(shí)例的資源性能是非常重要的:
內(nèi)存碎片率稍大于1是合理的,這個值表示內(nèi)存碎片率比較低
內(nèi)存碎片率超過1.5,說明Redis消耗了實(shí)際需要物理內(nèi)存的150%,其中50%是內(nèi)存碎片率。需要在redis-cli工具上輸入shutdown save 命令,并重啟 Redis 服務(wù)器。
內(nèi)存碎片率低于1的,說明Redis內(nèi)存分配超出了物理內(nèi)存,操作系統(tǒng)正在進(jìn)行內(nèi)存交換。需要增加可用物理內(nèi)存或減少 Redis 內(nèi)存占用。

9.3內(nèi)存使用率
redis實(shí)例的內(nèi)存使用率超過可用最大內(nèi)存,操作系統(tǒng)將開始進(jìn)行內(nèi)存與swap空間交換。
避免內(nèi)存交換發(fā)生的方法:
(1)針對緩存數(shù)據(jù)大小選擇安裝 Redis 實(shí)例
(2)盡可能的使用Hash數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲
(3)設(shè)置key的過期時間

9.4 內(nèi)回收key
保證合理分配redis有限的內(nèi)存資源。
當(dāng)達(dá)到設(shè)置的最大閥值時,需選擇一種key的回收策略,默認(rèn)情況下回收策略是禁止刪除。

配置文件中修改 maxmemory-policy 屬性值:

vim /etc/redis/6379.conf

#----598取消注釋----
maxmemory-policy noenviction

volatile-lru	:使用LRU算法從已設(shè)置過期時間的數(shù)據(jù)集合中淘汰數(shù)據(jù)
volatile-ttl	:從已設(shè)置過期時間的數(shù)據(jù)集合中挑選即將過期的數(shù)據(jù)淘汰
volatile-random	:從已設(shè)置過期時間的數(shù)據(jù)集合中隨機(jī)挑選數(shù)據(jù)淘汰
allkeys-lru		:使用LRU算法從所有數(shù)據(jù)集合中淘汰數(shù)據(jù)
allkeys-random	:從數(shù)據(jù)集合中任意選擇數(shù)據(jù)淘汰
noenviction		:禁止淘汰數(shù)據(jù)

到此這篇關(guān)于關(guān)于Redis數(shù)據(jù)的持久化的概念介紹的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Redis數(shù)據(jù)持久化內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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    2015-09-09
  • 淺談Redis分片集群搭建及其原理

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    2023-06-06
  • Redis出現(xiàn)(error)NOAUTH?Authentication?required.報(bào)錯的解決辦法(秒懂!)

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    2024-03-03
  • Redis實(shí)現(xiàn)訂單過期刪除的方法步驟

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    2022-06-06
  • Redis字符串類型的常用命令小結(jié)

    Redis字符串類型的常用命令小結(jié)

    這篇文章給大家整理了在操作Redis字符串類型中的常用命令,文章總結(jié)的很全面,對大家學(xué)習(xí)Redis具有一定的參考借鑒價值,下面來一起看看吧。
    2016-09-09
  • 使用redis管理用戶登錄會話的方法

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    今天小編就為大家分享一篇使用redis管理用戶登錄會話的方法,具有很好的參考價值,希望對大家有所幫助。一起跟隨小編過來看看吧
    2018-05-05

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