Redis使用手册：从入门到进阶的全面指南

一、Redis基础概念与核心特性

Redis（Remote Dictionary Server）是一款基于内存的高性能键值数据库，支持多种数据结构（如字符串、哈希、列表、集合等），具备原子性操作、持久化、高可用等特性。其核心优势在于低延迟读写（微秒级响应）和高吞吐量（每秒数万次操作），适用于缓存、会话存储、消息队列等场景。

1.1 为什么选择Redis？

• 内存存储：数据存储在内存中，读写速度远超磁盘数据库。
• 数据结构丰富：支持5种核心数据结构，满足多样化业务需求。
• 持久化机制：通过RDB（快照）和AOF（日志）保障数据安全。
• 高可用性：支持主从复制、哨兵模式和集群模式，避免单点故障。
• Lua脚本支持：允许原子化执行复杂逻辑，减少网络开销。

1.2 安装与配置

以Linux环境为例，安装Redis的步骤如下：

# 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
# 编译并安装
make && make install
# 启动Redis服务
redis-server

配置文件redis.conf中需关注以下参数：

• bind 0.0.0.0：允许远程连接（需配合防火墙规则）。
• protected-mode no：禁用保护模式（生产环境建议启用认证）。
• requirepass yourpassword：设置访问密码。
• maxmemory 2gb：限制内存使用量（避免OOM）。

二、核心数据结构与使用场景

Redis的5种核心数据结构各有适用场景，合理选择可显著提升性能。

2.1 字符串（String）

场景：缓存、计数器、分布式锁。
示例：

# 设置键值
SET user:1001:name "Alice"
# 递增计数器
INCR page:views
# 设置过期时间（10分钟后过期）
EXPIRE user:1001:session 600

优化建议：

• 使用SETEX命令合并设置值和过期时间，减少命令次数。
• 避免存储大文本（超过1MB），优先使用哈希或压缩格式。

2.2 哈希（Hash）

场景：存储对象属性（如用户信息）。
示例：

# 存储用户信息
HSET user:1001 name "Alice" age 25 email "alice@example.com"
# 获取单个字段
HGET user:1001 name
# 批量获取字段
HMGET user:1001 name age

优化建议：

• 字段数量较多时（如超过100个），考虑拆分为多个哈希或使用JSON序列化。
• 使用HINCRBY实现原子化数值更新。

2.3 列表（List）

场景：消息队列、最新消息列表。
示例：

# 从左侧插入消息
LPUSH messages "msg1" "msg2"
# 从右侧弹出消息
RPOP messages
# 获取列表长度
LLEN messages

优化建议：

• 列表长度超过10万条时，考虑分片存储或使用Stream数据结构。
• 避免频繁的LTRIM操作（可能引发阻塞）。

2.4 集合（Set）

场景：标签系统、去重、共同好友计算。
示例：

# 添加元素
SADD tags:article:1001 "tech" "redis" "database"
# 计算交集
SINTER tags:article:1001 tags:article:1002
# 获取随机元素
SRANDMEMBER tags:article:1001

优化建议：

• 集合元素过多时（如超过10万条），使用SSCAN分批遍历。
• 避免频繁的SREM操作（可能引发内存碎片）。

2.5 有序集合（ZSet）

场景：排行榜、带权重的任务队列。
示例：

# 添加元素及分数
ZADD leaderboard:game1 100 "player1" 200 "player2"
# 获取排名范围
ZRANGE leaderboard:game1 0 4 WITHSCORES
# 计算分数区间
ZCOUNT leaderboard:game1 100 200

优化建议：

• 排名查询频繁时，使用ZREVRANGE按分数降序排列。
• 避免频繁更新分数（可能引发ZSET内部重组）。

三、性能优化与最佳实践

3.1 内存管理

• 设置内存上限：通过maxmemory限制内存使用，避免OOM。
• 选择淘汰策略：根据业务需求选择volatile-lru（淘汰最近最少使用的过期键）或allkeys-lfu（淘汰最不经常使用的键）。
• 压缩数据：对大字符串使用ZIPLIST编码（需在redis.conf中配置hash-max-ziplist-entries）。

3.2 持久化配置

• RDB快照：适合备份场景，通过save 900 1（900秒内至少1次修改）触发。
• AOF日志：适合数据安全要求高的场景，配置appendfsync always（每次写入都同步）或everysec（每秒同步）。
• 混合模式：结合RDB和AOF，兼顾性能和数据安全。

3.3 集群部署

• 主从复制：通过SLAVEOF命令实现读写分离，主库负责写，从库负责读。
• 哨兵模式：通过sentinel.conf配置监控主库，自动故障转移。
• 集群模式：支持分片和水平扩展，通过redis-cli --cluster create部署。

四、安全与运维

• 认证配置：启用requirepass并限制访问IP（bind 127.0.0.1）。
• 防火墙规则：仅开放6379端口给可信IP。
• 监控指标：通过INFO命令获取内存、命中率、连接数等指标，结合Prometheus+Grafana可视化。

五、常见问题与解决方案

• 连接超时：检查网络延迟、防火墙规则和timeout配置。
• 内存不足：优化数据结构、启用淘汰策略或增加内存。
• 数据不一致：在集群模式下使用WAIT命令确保写操作同步。

通过掌握以上内容，开发者可高效使用Redis构建高性能、高可用的应用系统。