Redis 核心原理
1. 关系型数据库 vs 非关系型数据库
| 特性 | 关系型数据库（RDBMS） | 非关系型数据库（NoSQL） |
|---|---|---|
| 数据模型 | 表结构（行/列），严格 Schema | 灵活模型：键值对、文档、列族、图等 |
| 典型代表 | MySQL, PostgreSQL, Oracle | Redis（键值）, MongoDB（文档）, Cassandra（列族） |
| 事务支持 | ACID 强一致性 | 多数最终一致性，部分支持弱事务 |
| 扩展方式 | 垂直扩展（Scale Up）为主 | 水平扩展（Scale Out）为主 |
| 查询语言 | SQL（标准化） | 各自专用 API 或类 SQL |
| 适用场景 | 金融、ERP 等强一致性业务 | 缓存、实时推荐、高并发读写场景 |
核心区别：
- RDBMS 强调 数据一致性与完整性；
- NoSQL 强调 高性能、高可用与可扩展性。
2. Redis 概念与优势
Redis（Remote Dictionary Server）是一个开源的、基于内存的 键值存储系统，支持多种数据结构（String、Hash、List、Set、Sorted Set 等），常用于缓存、消息队列、会话存储等场景。
2.1 Redis 的核心优点
- 极高的读写性能：单机可达 10w+ QPS
- 丰富的数据类型：超越简单 key-value，支持复杂结构
- 持久化支持：RDB 快照 + AOF 日志，保障数据不丢失
- 高可用架构：主从复制、哨兵（Sentinel）、集群（Cluster）
- 原子性操作：所有命令天然原子，支持 Lua 脚本事务
- 内存管理高效：支持 LRU/LFU 等淘汰策略
2.2 Redis原理
-
纯内存操作：数据存于 RAM，避免磁盘 I/O 瓶颈
-
单线程模型（6.0 前）
：
- 避免多线程上下文切换和锁竞争
- 采用 I/O 多路复用（epoll/kqueue），单线程高效处理并发连接
-
高效数据结构：底层使用 SDS（简单动态字符串）、跳跃表、压缩列表等优化结构
-
非阻塞网络模型：事件驱动，响应迅速
💡 注意：Redis 6.0 引入多线程 I/O（仅用于网络读写），但命令执行仍为单线程，保证原子性。
3. Redis 安装与部署
Linux 下快速安装（以 CentOS 为例）
# 1. 安装依赖
yum install gcc tcl -y
# 2. 下载源码（以 7.2 为例）
wget https://download.redis.io/releases/redis-7.2.4.tar.gz
tar -zxvf redis-7.2.4.tar.gz
cd redis-7.2.4
# 3. 编译安装
make && make install
# 4. 启动服务（默认前台运行）
redis-server
# 5. 后台运行（修改配置文件）
cp redis.conf /etc/redis.conf
sed -i 's/supervised no/supervised systemd/g' /etc/redis.conf
sed -i 's/daemonize no/daemonize yes/g' /etc/redis.conf
redis-server /etc/redis.conf配置关键参数（redis.conf）
bind 0.0.0.0 # 允许远程访问（生产环境建议限制 IP）
port 6379 # 默认端口
requirepass your_strong_password # 设置密码（必须！）
maxmemory 2gb # 限制最大内存
maxmemory-policy allkeys-lru # 内存淘汰策略4. Redis 常用操作指令
4.1 通用命令
KEYS * # 查看所有 key（慎用！）
EXISTS key # 判断 key 是否存在
DEL key # 删除 key
TTL key # 查看剩余生存时间
TYPE key # 查看 key 类型4.2 String（字符串）
1SET name "Alice" # 设置
2GET name # 获取
3INCR counter # 自增（原子操作）
4SETEX token 3600 "abc" # 设置并指定过期时间（秒）4.3 Hash（哈希）
1HSET user:1001 name "Bob" age 30
2HGET user:1001 name
3HGETALL user:1001 # 获取所有字段4.4 List（列表）
LPUSH logs "error1" # 左插入（队列头）
RPUSH logs "info1" # 右插入（队列尾）
LPOP logs # 左弹出（先进先出）
BRPOP logs 5 # 阻塞式弹出（实现消息队列）4.5 Set（集合）
SADD tags "redis" "db" "cache"
SMEMBERS tags # 查看所有成员
SISMEMBER tags "redis" # 判断是否在集合中4.6 Sorted Set（有序集合）
ZADD leaderboard 100 "player1" 95 "player2"
ZRANGE leaderboard 0 -1 WITHSCORES # 按分数升序
ZREVRANK leaderboard "player1" # 查询排名5. Redis 高可用概述（概念性）
Redis 高可用主要通过以下三种机制实现：
| 方案 | 说明 | 适用场景 |
|---|---|---|
| 主从复制（Replication） | 1 主 N 从，数据异步同步 | 读写分离、数据备份 |
| 哨兵模式（Sentinel） | 监控主从状态，自动故障转移 | 中小规模，要求自动 failover |
| 集群模式（Cluster） | 数据分片（16384 slots），去中心化 | 大规模、高并发、海量数据 |
6. 持久化机制
Redis 提供两种持久化方式，可单独或组合使用。
（1）RDB（Redis Database）------ 快照模式
-
原理：在指定时间间隔内，将内存数据全量写入磁盘（二进制 dump.rdb 文件）
-
触发方式
：
SAVE：阻塞主线程（不推荐）BGSAVE：fork 子进程异步保存（推荐）- 配置自动触发（如
save 900 1表示 900 秒内至少 1 次修改则保存）
优点：
- 文件紧凑，恢复速度快
- 适合备份、灾难恢复
缺点：
- 可能丢失最后一次快照后的数据
- fork 大内存实例时可能阻塞
（2）AOF（Append Only File）------ 日志模式
-
原理：记录每个写命令到日志文件（append-only.aof），重启时重放命令恢复数据
-
同步策略
（
appendfsync）：
always：每次写都刷盘（最安全，性能差）everysec：每秒刷盘（推荐，平衡安全与性能）no：由 OS 决定（最快，可能丢数据）
优点：
- 数据丢失少（最多 1 秒）
- 日志可读，便于审计
缺点：
- 文件体积大
- 恢复速度慢
（3）混合持久化（Redis 4.0+）
- 开启
aof-use-rdb-preamble yes - AOF 文件前半部分是 RDB 格式快照，后半部分是 AOF 命令
- 兼顾恢复速度与数据安全性
生产建议：
- 同时开启 RDB + AOF（everysec）
- 定期备份
.rdb和.aof文件
7. 性能管理与优化
（1）内存优化
-
设置最大内存 ：
maxmemory 4gb -
选择合适淘汰策略
maxmemory-policy allkeys-lru # 所有 key 按 LRU 淘汰（通用） maxmemory-policy volatile-lru # 仅对设置了过期时间的 key 淘汰 -
避免 bigkey ：单个 value 不宜过大（如 > 1MB），使用
redis-cli --bigkeys检测
（2）CPU 与阻塞命令
-
禁用危险命令
rename-command KEYS "" rename-command FLUSHALL "" -
避免 O(N) 命令 ：如
KEYS *,SMEMBERS,LRANGE（大数据量）
（3）网络与连接
- 使用连接池（如 JedisPool），避免频繁创建连接
- 启用
tcp-keepalive防止空闲连接被中间设备断开
（4）监控与诊断
# 实时监控
redis-cli --stat
# 查看慢查询（默认记录 > 10ms 的命令）
SLOWLOG GET 10
# 查看内存使用详情
INFO memory
# 查看客户端连接
CLIENT LIST（5）配置优化建议
# 关闭透明大页（THP），避免 fork 延迟
echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
# 调整 TCP backlog
net.core.somaxconn = 65535
vm.overcommit_memory = 1