Redis使用手册：从基础到进阶的完整指南

一、Redis基础入门

1.1 Redis核心特性

Redis（Remote Dictionary Server）是一款开源的内存数据库，支持多种数据结构（字符串、哈希、列表、集合、有序集合等），具备高性能读写、持久化、主从复制、集群分片等特性。其单线程事件循环模型避免了多线程竞争，通过非阻塞I/O实现高并发，QPS可达10万+级别。

关键优势：

• 内存存储：数据主要存储在内存中，读写速度极快（微秒级）。
• 持久化支持：通过RDB快照和AOF日志实现数据持久化，平衡性能与可靠性。
• 原子操作：所有操作均为原子性，适合计数器、锁等场景。
• 丰富数据类型：支持5种核心数据结构，满足多样化业务需求。

1.2 安装与配置

Linux环境安装：

# 下载并解压Redis
wget https://download.redis.io/releases/redis-7.0.0.tar.gz
tar xzf redis-7.0.0.tar.gz
cd redis-7.0.0
make
# 启动Redis服务
src/redis-server

配置文件优化：

• bind 0.0.0.0：允许远程连接（需配合防火墙规则）。
• protected-mode no：关闭保护模式（生产环境建议通过密码认证）。
• maxmemory 2gb：限制内存使用量，避免OOM。
• appendonly yes：启用AOF持久化。

二、核心数据结构与使用场景

2.1 字符串（String）

应用场景：缓存、计数器、分布式锁。

# 设置键值
SET user:1001:name "Alice"
# 原子递增
INCR user:1001:visits
# 设置过期时间
SETEX cache:temp 3600 "data"

性能优化：

• 批量操作使用MSET/MGET减少网络开销。
• 大键（如超过10KB）拆分为哈希或列表存储。

2.2 哈希（Hash）

应用场景：存储对象属性（如用户信息）。

# 设置哈希字段
HSET user:1001 age 25 gender "female"
# 获取所有字段
HGETALL user:1001

注意事项：

• 哈希字段数量不宜过多（建议<1000），否则会影响性能。
• 使用HINCRBY实现原子数值增减。

2.3 列表（List）

应用场景：消息队列、最新消息排行。

# 从左侧插入
LPUSH messages "msg1" "msg2"
# 从右侧弹出
RPOP messages
# 获取范围
LRANGE messages 0 4

阻塞操作：

• BLPOP/BRPOP实现消费者阻塞等待，避免空轮询。

2.4 有序集合（Sorted Set）

应用场景：排行榜、带权重的任务队列。

# 添加成员及分数
ZADD leaderboard 100 "Alice" 200 "Bob"
# 获取排名范围
ZREVRANGE leaderboard 0 4 WITHSCORES

性能优化：

• 使用ZINCRBY动态更新分数。
• 避免频繁调用ZRANGE大范围查询。

三、持久化与高可用

3.1 RDB持久化

原理：定期生成数据快照到磁盘。

# redis.conf配置
save 900 1      # 900秒内至少1次修改
save 300 10     # 300秒内至少10次修改
dbfilename dump.rdb

优缺点：

• 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持久化

原理：记录所有写操作命令，重启时重放。

# redis.conf配置
appendonly yes
appendfilename "appendonly.aof"
appendfsync everysec  # 每秒同步一次

重写优化：

• 执行BGREWRITEAOF压缩AOF文件，去除冗余命令。

3.3 主从复制与哨兵模式

主从配置：

# 从节点配置
slaveof 192.168.1.100 6379

哨兵（Sentinel）：

• 监控主节点状态，自动故障转移。
• 配置示例：

  sentinel monitor mymaster 192.168.1.100 6379 2
  sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000

四、集群部署与性能调优

4.1 Redis Cluster分片

架构：

• 数据按哈希槽（16384个）分布，每个节点负责部分槽位。
• 客户端直连节点，无需代理层。

部署步骤：

1. 启动多个Redis实例（端口不同）。
2. 使用redis-cli --cluster create初始化集群。
3. 验证槽位分配：

   redis-cli --cluster check 127.0.0.1:7000

4.2 性能调优建议

• 内存管理：
  • 使用INFO memory监控内存使用。
  • 开启maxmemory-policy（如allkeys-lru）避免内存溢出。
• 网络优化：
  • 绑定CPU核心（taskset命令）。
  • 调整tcp-backlog（高并发时增大值）。
• 慢查询日志：
  • 配置slowlog-log-slower-than 1000（毫秒）。
  • 通过SLOWLOG GET分析慢查询。

五、实际应用案例

5.1 分布式锁实现

# 获取锁（设置唯一值和过期时间）
SET lock:resource1 UUID_VALUE NX PX 30000
# 释放锁（仅当值匹配时删除）
EVAL "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end" 1 lock:resource1 UUID_VALUE

5.2 限流器设计

# 使用计数器限流（每秒100次）
INCR user:1001:rate_limit
EXPIRE user:1001:rate_limit 1
# 判断是否超过阈值
GET user:1001:rate_limit

六、常见问题与解决方案

1. 内存碎片：

   • 症状：INFO memory中mem_fragmentation_ratio>1.5。
   • 解决方案：重启Redis或配置activedefrag yes。

2. 连接数不足：

   • 调整maxclients（默认10000），同时优化客户端连接池。

3. 数据不一致：

   • 主从复制延迟导致读旧数据，可通过WAIT命令强制同步。

七、总结与展望

Redis凭借其高性能、灵活的数据结构和丰富的生态，已成为缓存、消息队列、实时计算等场景的首选工具。未来，随着Redis模块（如RedisSearch、RedisGraph）的演进，其应用边界将进一步扩展。开发者需结合业务需求，合理选择数据结构、持久化策略和集群方案，以实现最佳性能与可靠性平衡。

学习建议：

• 深入阅读官方文档《Redis in Action》。
• 通过redis-benchmark测试不同场景下的性能。
• 参与开源社区（如GitHub Redis项目）跟踪最新特性。