Redis 使用手册：从基础到进阶的全面指南

一、Redis 概述与核心特性

Redis（Remote Dictionary Server）是一款开源的、基于内存的高性能键值对数据库，支持多种数据结构（字符串、哈希、列表、集合、有序集合等）。其核心优势在于超高速读写（每秒可处理数万至数十万次请求）、持久化支持（RDB快照与AOF日志）、高可用性（主从复制、哨兵模式、集群模式）以及丰富的扩展功能（Lua脚本、事务、发布/订阅）。

1.1 适用场景

• 缓存层：减轻数据库压力，加速热点数据访问。
• 会话存储：保存用户登录状态或临时数据。
• 消息队列：通过List或Stream实现轻量级消息传递。
• 分布式锁：利用SETNX命令实现资源互斥访问。
• 实时排行榜：有序集合（ZSET）支持范围查询和排名计算。

1.2 安装与配置

• Linux环境：通过源码编译或包管理器安装（如apt install redis-server）。
• 配置文件：修改redis.conf中的关键参数：

  bind 0.0.0.0          # 允许远程连接
  protected-mode no     # 关闭保护模式（生产环境需配合认证）
  requirepass yourpass  # 设置密码
  maxmemory 1gb         # 限制内存使用
  maxmemory-policy allkeys-lru  # 内存淘汰策略

• 启动命令：redis-server /path/to/redis.conf

二、核心数据结构与操作

2.1 字符串（String）

• 应用场景：计数器、缓存、分布式锁。
• 常用命令：

  SET key value [EX seconds]  # 设置键值，可选过期时间
  GET key                     # 获取值
  INCR key                    # 原子递增
  DECRBY key 10               # 原子递减指定数值

• 示例：实现访问量统计

  INCR website:views
  GET website:views  # 返回当前值

2.2 哈希（Hash）

• 应用场景：存储对象属性（如用户信息）。
• 常用命令：

  HSET user:1001 name "Alice" age 25
  HGETALL user:1001           # 获取所有字段
  HINCRBY user:1001 age 1     # 字段递增

2.3 列表（List）

• 应用场景：消息队列、最新消息推送。
• 常用命令：

  LPUSH messages "msg1"       # 左侧插入
  RPOP messages               # 右侧弹出
  LRANGE messages 0 -1        # 获取所有元素

2.4 有序集合（ZSET）

• 应用场景：排行榜、优先级队列。
• 常用命令：

  ZADD leaderboard 100 "Alice" 200 "Bob"
  ZREVRANGE leaderboard 0 2 WITHSCORES  # 获取前3名及分数
  ZINCRBY leaderboard 50 "Alice"        # 增加分数

三、持久化与数据安全

3.1 RDB快照

• 原理：定时将内存数据保存到磁盘文件（dump.rdb）。
• 配置：

  save 900 1      # 900秒内至少1次修改触发快照
  save 300 10     # 300秒内至少10次修改触发快照
  dbfilename dump.rdb
  dir /var/lib/redis

• 优点：恢复速度快，适合备份。
• 缺点：可能丢失最后一次快照后的数据。

3.2 AOF日志

• 原理：记录所有写操作命令，重启时重放。
• 配置：

  appendonly yes
  appendfilename "appendonly.aof"
  appendfsync everysec  # 每秒同步一次（平衡性能与安全性）

• 重写优化：通过BGREWRITEAOF压缩冗余命令。
• 恢复流程：启动时优先加载AOF文件（若存在）。

四、高可用与集群部署

4.1 主从复制

• 架构：1个Master + N个Slave，Slave可级联复制。
• 配置：

  # Slave端配置
  replicaof master_ip 6379
  replica-read-only yes

• 用途：读写分离、故障转移。

4.2 哨兵模式（Sentinel）

• 功能：监控Master状态，自动选举新Master。
• 配置示例：

  sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2  # 2表示需2个Sentinel同意故障
  sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000

• 启动命令：redis-sentinel sentinel.conf

4.3 集群模式（Cluster）

• 分片策略：数据按哈希槽（16384个）分散到多个节点。
• 配置步骤：
  1. 为每个节点生成redis.conf，设置cluster-enabled yes。
  2. 启动所有节点：redis-server redis_node1.conf。
  3. 使用redis-cli --cluster create命令组建集群。
• 优点：线性扩展、故障自动转移。

五、性能优化与最佳实践

5.1 内存管理

• 淘汰策略：根据业务选择（如volatile-lru、allkeys-random）。
• 大键处理：避免存储单个过大的键，拆分为哈希或列表。

5.2 连接池配置

• 客户端优化：使用连接池减少连接建立开销（如Jedis、Lettuce）。
• 示例（Java）：

  JedisPoolConfig poolConfig = new JedisPoolConfig();
  poolConfig.setMaxTotal(100);
  JedisPool pool = new JedisPool(poolConfig, "localhost", 6379);
  try (Jedis jedis = pool.getResource()) {
      jedis.set("key", "value");
  }

5.3 监控与告警

• 工具推荐：
  • redis-cli --stat：实时查看指标。
  • Prometheus + Grafana：可视化监控。
  • 慢查询日志：slowlog-log-slower-than 1000（毫秒）。

六、常见问题与解决方案

6.1 连接拒绝

• 原因：超出maxclients限制（默认10000）。
• 解决：调整配置或优化客户端连接管理。

6.2 内存不足

• 现象：OOM错误或频繁触发淘汰策略。
• 解决：增加内存、优化数据结构、启用集群分片。

6.3 数据不一致

• 场景：主从复制延迟导致读到旧数据。
• 解决：读写分离时优先从Master读取关键数据。

七、总结与进阶建议

Redis的高效性源于其内存优先的设计和丰富的数据结构，但需合理规划持久化、高可用和扩展性。建议开发者：

1. 根据业务场景选择数据结构（如用ZSET实现排行榜而非关系型数据库）。
2. 定期演练故障转移（如手动杀掉Master测试哨兵切换）。
3. 关注社区更新（如Redis 7.0的新模块系统和ACL增强）。

通过深入理解Redis的原理并结合实际场景优化，可显著提升系统性能与稳定性。