在Heroku雲端平台使用Redis記憶體資料庫（一）：Redis CLI基本命令

上傳到Heroku雲端平台的程式碼，將被佈署到不同的虛擬機（dyno）執行，如此不僅能分擔工作負荷，也可避免任一機器故障造成整個網站掛點。每個虛擬機都有獨立的記憶體區域和檔案系統，由dyno manager（虛擬機管理員）管控。

Heroku的虛擬機每一天至少會被重置（cycle，原意是「循環」）一次，這樣做可以避免某些程式沒有適切地釋放資源（如：記憶體）而阻礙系統效能，一旦「虛擬機管理員」察覺某個虛擬機當掉了，它將立即重置該虛擬機。這個重置作業是自動執行的、無法取消，使用者和程式設計人員都不會察覺到（因為同時間仍有多個虛擬機在運作），程式設計師也不用煩惱管理系統平台的瑣事。

每一次重置，不僅是記憶體內容，就連之前建立、寫入磁碟的檔案，例如：.csv, .pickle或者SQLite的資料檔，都會被清空。所以Heroku的檔案系統被稱為ephemeral（臨存的），這樣的設計是為了便於擴展（scale out）佈署虛擬機，應付大規模的連線要求。

但是這種設計也會帶來問題。如果你在程式中宣告全域變數，並且動態地變更其值，就像《超圖解Python程式設計入門》第13章，程式建立一個users（使用者）全域變數，並在其中儲存多筆LINE用戶的ID和悄悄話，上傳到Heroku後執行並在LINE中輸入悄悄話，之後讀取的結果可能會是這樣：剛剛儲存的悄悄話消失了！再輸入一次並讀取…居然讀到最初輸入的悄悄話。

這是因為你的程式隨時都可能在不同的虛擬機執行，所以無法確保全域變數資料的一致性。

認識Redis記憶體資料庫

若想要在Heroku平台保存檔案資料，或者暫存程式之間共享的資料或執行狀態，可以採用資料庫系統，例如Redis或Memcached，這兩者都是以記憶體為儲存媒介的NoSQL型資料庫，NoSQL代表它不採用SQL語言操作，由於資料保存在記憶體，因此存取效率高。

Redis和採用SQL語言操作的MySQL資料庫（一款知名的開源關聯式資料庫系統）的主要差異：

	Redis	MySQL
資料儲存格式	鍵值對（key-value pair）	關聯式資料表（relational table）
主要的資料儲存媒介	記憶體	磁碟
資料操作方式	專屬指令	SQL語言

附帶一提，MySQL資料庫具備Memory engine（記憶體引擎），可以建立存於記憶體的資料表。

Heroku平台推薦使用Redis，它的功能比Memcached強大，例如，Redis支援把資料寫入磁碟，可在重置電腦之後取回先前儲存的資料。Redis是開放原始碼專案，原意是Remote Dictionary Server（遠端字典型伺服器），最初由Salvatore Sanfilippo著手開發，現在由Redis Labs資助，可在官網的Download頁面下載原始碼，並在macOS和Linux平台上編譯安裝，或者執行底下的apt命令安裝:

sudo apt-get install redis-server

Microsoft Open Tech group（微軟開放科技群組）維護了Windows版，但已3年沒有更新了。

Heroku有提供免費、25MB記憶體空間的雲端Redis資料庫服務，但申請時需要填寫信用卡號碼，所以本文採用另一個有提供免費試用方案（30MB記憶體空間）的線上Redis資料庫平台：Redis Labs。

Redis資料庫應用案例

Twitter、微博、Snapchat、GitHub…等知名網站都有採用Redis，而且通常都是把Redis應用在快取（Cache，暫存常用的資料），如Twitter官方部落格的“The Infrastructure Behind Twitter: Scale”這篇文章說明。

我們仍需要傳統使用磁碟來儲存與管理大量數據，還有支援交易（transacton）以及可靠的資料庫，例如：甲轉帳100元給乙，乙的戶頭增加100元，而甲的戶頭扣除100元，「交易」用於確認這些步驟都執行成功。相較於可靠度，Redis更重視效能；Redis官網的“Redis + MySQL = Fast, Economic Scaling”這篇文章提到，在MySQL和網站伺服器之間佈署Redis，將能縮減系統的回應延遲時間。

Redis不僅減少了存取硬碟資料的次數和時間，也降低處理器執行查詢的運算次數，因為之前的查詢結果已被暫存下來了。

申請與設置Redis Labs資料庫

請先在Redis Labs首頁輸入你的e-mail，再按下“GET STARTED FREE”（免費試用），日後請按下首頁右上角的LOGIN（登入），再輸入你的e-mail和密碼即可登入。

登入之後，將進入如下圖的Databases（資料庫）頁面，如果不是這個頁面，請從右上角選單選擇Databases選項。

按下「+」鈕，將進入如下的新增資料庫設定頁面。請填寫資料庫名稱，其餘選項使用預設值即可。

按下“Activate”（啟用）鈕，可以在View Database（檢視資料庫）頁面看到資料庫的名稱、密碼和連線位址（Endpoint）。

Redis的前端工具和程式將會用到主機位址、埠號和密碼。

安裝Redis CLI工具

CLI代表Command Line Interface（命令行介面），Redia CLI工具會連同Redis伺服器軟體一併安裝，也可以單獨安裝。個別安裝Redis CLI需要使用npm，npm是Node.js程式（在電腦系統運作的JavaScript執行環境）的套件管理工具（相當於Python的pip），它會隨著Node.js一併安裝，可以在Node.js官網下載。

在命令行或終端機執行這個命令安裝Redis CLI工具：npm install -g redis-cli

透過Redis CLI操作Redis Labs資料庫

Redis CLI工具安裝完畢後，即可執行底下的命令連接Redis Labs線上資料庫：

rdcli -h 資料庫主機位址 -a 密碼 -p 埠號

假設連線主機位址是redis-1984.redislabs.com、密碼是6789、埠號是1984，連線命令如下：

如果命令輸入正確，就會出現目前連線的主機和命令提示字元，否則會出現「連線嘗試失敗」的錯誤訊息。

設定與讀取Redis資料的基本命令

Redis採用字典結構以「鍵–值」的型式儲存資料，最基本的資料類型是字串，它可以是文字或二進制資料（如：編碼後的圖檔），資料的鍵名和數值最大可達512MB。

設定和讀取資料的指令分別是SET和GET，假設要把”一定要努力！”字串設定給變數”words”，一般程式語言的寫法是：

words = "一定要努力！"

Redis CLI則用SET命令寫成：

如果字串資料包含空格，就必須要用引號包圍。讀取鍵值用GET命令：

MSET和MGET（M代表“Multiple”，多個）命令分別可設定或者讀取多個鍵值，例如，底下的命令將設定foo和bar兩個鍵：

STRLEN（代表”String Length”，字串長度）命令可傳回字串長度，由於Redis字串值採用Unicode (UTF-8) 編碼，一個中文字大多佔3位元組，所以words內含的字串長度為18位元組。

EXISTS命令：判斷某個鍵是否存在，若存在則傳回整數1，否則傳回整數0。

DEL（代表”delete”，刪除）命令：刪除一個或多個鍵。這個命令將刪除foo和bar：

Redis儲存的鍵值都是字串類型；用TYPE命令可取得資料的類型：

INCR（代表“increase”，增加）命令會將鍵值加1，並傳回整數類型值，但是原有的鍵值仍是字串類型。

DECR（代表“decrease”，減少）命令會將鍵值減1；另有INCRBY（代表“increase by”，增加指定數值）和DECRBY（代表“decrease by”，減少指定數值）命令。

基本的Redis CLI命令先介紹到這邊，完整的Redis命令表列和說明，請參閱官網的Commands單元。