Redis使用手册：从入门到精通的完整指南

一、Redis基础与核心特性

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），具备持久化、主从复制、集群分片等特性。其核心优势在于低延迟、高吞吐量，尤其适合缓存、会话存储、实时排行榜等场景。

1.1 安装与部署

• Linux环境安装：通过源码编译或包管理器（如apt、yum）安装Redis，推荐使用最新稳定版（如7.0+）。

  # Ubuntu示例
  sudo apt update
  sudo apt install redis-server
  sudo systemctl start redis-server

• 配置文件优化：修改redis.conf调整内存限制（maxmemory）、持久化策略（RDB/AOF）及绑定IP（bind 0.0.0.0需谨慎）。
• Docker部署：快速启动单节点Redis。

  docker run --name redis -d -p 6379:6379 redis:latest redis-server --appendonly yes

1.2 数据结构与操作

Redis支持五种核心数据结构，每种结构对应不同的应用场景：

• 字符串（String）：适用于计数器、缓存。

  SET username "Alice"
  GET username
  INCR uservisits  # 原子递增

• 哈希（Hash）：存储对象属性，如用户信息。

  HSET user:1001 age 25 email "alice@example.com"
  HGETALL user:1001

• 列表（List）：实现消息队列或最新消息列表。

  LPUSH messages "msg1" "msg2"
  LRANGE messages 0 -1

• 集合（Set）：去重、标签系统或共同好友计算。

  SADD tags "tech" "redis"
  SISMEMBER tags "redis"  # 检查成员

• 有序集合（ZSet）：排行榜、优先级队列。

  ZADD leaderboard 100 "Alice" 200 "Bob"
  ZREVRANGE leaderboard 0 2 WITHSCORES

二、持久化与高可用

2.1 持久化机制

• RDB（快照）：定时将内存数据保存到磁盘，适合数据备份。

  # redis.conf配置
  save 900 1      # 900秒内1次修改触发保存
  save 300 10
  dbfilename dump.rdb

• AOF（日志）：记录所有写操作，支持everysec（每秒刷盘）或always（每次操作刷盘），数据更安全但性能略低。

  appendonly yes
  appendfsync everysec

2.2 主从复制与集群

• 主从复制：通过SLAVEOF命令实现读写分离，主节点负责写，从节点负责读。

  SLAVEOF 192.168.1.100 6379

• Redis Cluster：分布式集群，支持数据分片（16384个槽）和故障自动转移。

  # 启动集群（需至少3个主节点）
  redis-cli --cluster create 192.168.1.100:6379 192.168.1.101:6379 ... --cluster-replicas 1

三、性能优化与最佳实践

3.1 内存管理

• 设置内存上限：避免OOM（Out of Memory）错误。

  maxmemory 2gb
  maxmemory-policy allkeys-lru  # 淘汰策略（LRU/LFU/TTL等）

• 使用压缩列表：对小集合启用ziplist编码减少内存占用。

  hash-max-ziplist-entries 512
  hash-max-ziplist-value 64

3.2 客户端优化

• 连接池：避免频繁创建/销毁连接，推荐使用JedisPool（Java）或redis-py（Python）。

  // Java示例
  JedisPoolConfig poolConfig = new JedisPoolConfig();
  poolConfig.setMaxTotal(100);
  JedisPool jedisPool = new JedisPool(poolConfig, "localhost", 6379);

• 批量操作：使用PIPELINE或MGET/MSET减少网络往返。

  # Python示例
  import redis
  r = redis.Redis()
  pipe = r.pipeline()
  pipe.set("key1", "value1")
  pipe.set("key2", "value2")
  pipe.execute()

3.3 监控与排查

• 慢查询日志：识别性能瓶颈。

  slowlog-log-slower-than 10000  # 记录执行时间>10ms的命令
  slowlog-max-len 128

• INFO命令：获取运行时状态。

  INFO memory  # 内存使用详情
  INFO stats   # 命令统计

四、高级应用场景

4.1 分布式锁

使用SETNX实现简单锁，结合过期时间防止死锁。

SET lock:resource1 "locked" NX PX 30000  # 30秒后过期

4.2 发布/订阅

实现实时消息推送。

# 订阅频道
SUBSCRIBE news
# 发布消息
PUBLISH news "Hello Redis!"

4.3 Lua脚本

原子化执行复杂逻辑，避免竞态条件。

-- 限流脚本（每秒最多5次请求）
local key = "rate_limit:" .. KEYS[1]
local current = tonumber(redis.call("GET", key) or "0")
if current + 1 > 5 then
    return 0
else
    redis.call("INCR", key)
    redis.call("EXPIRE", key, 1)
    return 1
end

调用方式：

EVAL "脚本内容" 1 user:1001

五、安全与运维

• 认证配置：设置密码防止未授权访问。

  requirepass yourpassword

• 防火墙规则：仅允许可信IP访问6379端口。

  ufw allow from 192.168.1.0/24 to any port 6379

• 定期备份：结合RDB和AOF文件，异地存储备份数据。

六、总结与展望

Redis凭借其丰富的数据结构、高性能和灵活性，已成为现代应用架构中不可或缺的组件。从简单的缓存层到复杂的分布式系统，合理运用Redis可显著提升系统响应速度和可靠性。未来，随着Redis模块（如RedisSearch、RedisGraph）的扩展，其应用场景将进一步拓宽。开发者需持续关注版本更新（如8.0的ACL增强、客户端缓存功能），结合实际业务需求选择最优方案。

行动建议：

1. 从小规模场景入手（如会话缓存），逐步深入集群和持久化。
2. 使用redis-benchmark测试性能，针对性优化。
3. 参考官方文档（redis.io）和社区案例（如GitHub的Redis使用实践）。

通过系统学习与实践，您将能充分发挥Redis的潜力，构建高效、稳定的分布式系统。