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# Redis 核心知识点整理
## 1. Redis 简介
- **定义**：高性能键值内存数据库，遵守 BSD 协议。
- **三大特点**：
1. 支持持久化（RDB / AOF）。
2. 丰富数据结构（String, Hash, List, Set, ZSet）。
3. 支持主从复制（Master-Slave）。
- **优势**：
- 性能极高：10W~100W+ QPS，微秒级响应。
- 原子操作：单命令原子性，支持事务（MULTI/EXEC）。
- 丰富特性：发布订阅、键过期、Lua 脚本、Pipeline 等。
- **哈希槽（Cluster）**：固定 16384 个槽，键通过 `CRC16(key) % 16384` 映射到槽，实现数据分片。
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## 2. 五种基本数据类型及常用命令
### 2.1 String（字符串）
- 二进制安全，最大 512MB。
- 常用命令（示例 + 注释）：
```redis
# 设置键值（带过期时间）
SET name "Alice" EX 10 # 10秒后过期
# 仅当键不存在时设置（分布式锁）
SETNX lock "1"
# 获取值
GET name
# 批量设置/获取
MSET key1 v1 key2 v2
MGET key1 key2
# 原子增减（计数器）
INCR counter # 自增1
INCRBY counter 5 # 增加5
DECR counter
# 追加字符串
APPEND name " Smith"
# 获取长度
STRLEN name2.2 List（列表）
- 有序、可重复，左右都可操作，最多 2^32-1 个元素。
- 常用命令：
redis
# 从左边（头部）插入
LPUSH mylist a b c
# 从右边（尾部）插入
RPUSH mylist d e
# 弹出左边/右边元素
LPOP mylist
RPOP mylist
# 获取列表范围（支持负索引）
LRANGE mylist 0 -1 # 全部
# 获取长度
LLEN mylist
# 阻塞式弹出（队列场景）
BRPOP queue 10 # 阻塞10秒，有数据则返回2.3 Set（集合）
- 无序、无重复，支持集合运算（交集、并集、差集）。
redis
# 添加成员
SADD myset a b c
# 获取所有成员
SMEMBERS myset
# 判断成员是否存在
SISMEMBER myset a
# 移除成员
SREM myset b
# 交集、并集、差集
SINTER set1 set2
SUNION set1 set2
SDIFF set1 set22.4 ZSet（有序集合）
- 每个成员关联一个分数（score），按分数排序，成员唯一。
redis
# 添加带分数的成员
ZADD leaderboard 100 "Alice" 90 "Bob"
# 按分数升序/降序获取成员
ZRANGE leaderboard 0 -1 WITHSCORES
ZREVRANGE leaderboard 0 -1
# 获取成员分数
ZSCORE leaderboard "Alice"
# 获取排名（升序从0开始）
ZRANK leaderboard "Bob"
# 删除成员
ZREM leaderboard "Alice"2.5 Hash（哈希）
- 键值对集合，适合存储对象（如用户信息）。
redis
# 设置字段
HSET user:1001 name "John" age 30
# 获取字段值
HGET user:1001 name
# 批量获取
HMGET user:1001 name age
# 获取所有字段和值
HGETALL user:1001
# 删除字段
HDEL user:1001 age
# 查看所有字段名/值
HKEYS user:1001
HVALS user:10013. 持久化机制
3.1 RDB（快照）
- 触发方式 ：
save（同步阻塞）bgsave（异步 fork 子进程）- 配置自动触发（如
save 900 1）
- 优点：文件紧凑，恢复快，适合备份。
- 缺点：可能丢失最后一次快照后的数据。
- 配置示例 （
redis.conf）：
conf
# 900秒内至少1个key变更则触发bgsave
save 900 1
save 300 10
save 60 10000
# 是否压缩
rdbcompression yes
# 文件名
dbfilename dump.rdb
# 工作目录
dir /var/lib/redis3.2 AOF（追加日志）
- 记录所有写命令，重启时重放。
- 同步策略 ：
always：每次写都 fsync（最安全，慢）everysec：每秒 fsync（默认，最多丢1秒数据）no：由操作系统控制（最快，不安全）
- 重写（Rewrite） ：压缩 AOF 文件（
bgrewriteaof）。 - 优点：数据更完整（最多丢1秒）。
- 缺点：文件大，恢复慢。
- 配置示例：
conf
# 开启AOF
appendonly yes
# 文件名
appendfilename "appendonly.aof"
# 同步策略
appendfsync everysec
# 重写条件（增长百分比和最小大小）
auto-aof-rewrite-percentage 100
auto-aof-rewrite-min-size 64mb注意：同时启用 RDB 和 AOF 时，Redis 优先使用 AOF 恢复数据。
4. 高可用架构
4.1 主从复制（Master-Slave）
- 用途：读写分离、数据冗余、故障恢复基础。
- 特点：一个 Master 多个 Slave，数据单向同步（Master -> Slave），Slave 只读。
- 配置 （在 Slave 的
redis.conf）：
conf
replicaof <master_ip> <master_port>
# 或动态命令
REPLICAOF <master_ip> <port>- 查看复制状态：
redis
INFO replication4.2 哨兵模式（Sentinel）
- 目的：在主从基础上实现自动故障转移。
- 架构：多个 Sentinel 进程监控 Master 和 Slave。
- 故障转移流程 ：
- 主观下线（SDOWN）：单个 Sentinel 认为 Master 不可达。
- 客观下线（ODOWN）：达到法定数量（quorum）的 Sentinel 确认。
- 选举 Leader 执行故障转移，提升一个 Slave 为新 Master。
- 配置 （
sentinel.conf）：
conf
# 监控主节点，quorum=2
sentinel monitor mymaster 192.168.108.10 6379 2
# 主观下线超时（毫秒）
sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000
# 启动哨兵
redis-sentinel sentinel.conf &4.3 Redis Cluster（集群）
- 目的：数据分片 + 高可用，无中心化。
- 核心机制 ：
- 16384 个哈希槽，分配到多个 Master 节点。
- 每个 Master 可配 Slave（自动故障转移）。
- 节点间通过 Gossip 协议通信。
- 部署：至少 3 个 Master，推荐 3 主 3 从。
- 创建集群（任意节点执行）：
bash
redis-cli --cluster create \
192.168.108.21:6379 192.168.108.22:6379 192.168.108.23:6379 \
192.168.108.24:6379 192.168.108.25:6379 192.168.108.26:6379 \
--cluster-replicas 1- 客户端连接 ：使用
-c参数支持自动重定向。
bash
redis-cli -c -h 192.168.108.22 -p 6379- 查看集群状态：
redis
CLUSTER NODES
CLUSTER INFO- 故障转移：Master 宕机后，其 Slave 自动晋升（约 15~30 秒恢复）。
5. 缓存三大问题及解决方案
5.1 缓存穿透
- 现象：查询不存在的数据（缓存和 DB 都没有），大量请求直接打到 DB。
- 解决方案 ：
- 接口层校验（如 ID 合法性）。
- 缓存空对象（空值也缓存，设置短 TTL）。
- 布隆过滤器（Bloom Filter）提前拦截。
5.2 缓存击穿
- 现象：热点 Key 过期瞬间，大量并发请求同时查询 DB。
- 解决方案 ：
- 热点 Key 永不过期（手动更新）。
- 加互斥锁（如 SETNX），只允许一个线程查 DB 并更新缓存。
5.3 缓存雪崩
- 现象：大量 Key 同时过期或缓存服务宕机，全部请求涌向 DB。
- 解决方案 ：
- 过期时间增加随机偏移（如 10 分钟 ± 随机数）。
- 搭建 Redis 高可用（哨兵/集群）。
- 多级缓存（本地缓存 + Redis）。
- 限流熔断（如 Sentinel、Hystrix）。
6. Pipeline（流水线）
- 作用：将多个命令打包一次发送，减少网络 RTT 开销。
- 适用：批量操作且不需要立即返回每个命令结果。
- 性能对比 （示例：1000 条命令）：
- 本机：非 Pipeline ~573ms，Pipeline ~134ms。
- 异地机房：非 Pipeline ~80s，Pipeline ~1.1s。
- 使用方式（以 Python redis-py 为例）：
python
import redis
r = redis.Redis()
pipe = r.pipeline()
for i in range(1000):
pipe.set(f"key:{i}", i)
pipe.execute() # 一次性发送所有命令7. Redis 安装与配置（CentOS 源码编译）
bash
# 安装编译依赖
yum install tcl gcc gcc-c++ -y
# 解压并编译安装
tar -zxvf redis-6.2.14.tar.gz -C /usr/local/
cd /usr/local/redis-6.2.14
make && make install
# 修改配置文件（示例：bind、密码、持久化）
vim redis.conf
# 常见设置：
bind 0.0.0.0 # 允许远程连接（需设置密码）
requirepass yourpassword # 设置认证密码
appendonly yes # 开启AOF
# 启动（后台运行）
redis-server redis.conf &
# 客户端连接（带密码）
redis-cli -a yourpassword8. 常用运维命令
| 命令 | 说明 |
|---|---|
INFO |
查看服务器状态（分段：Server, Clients, Memory, Persistence, Replication, Cluster...） |
CONFIG GET <param> |
获取配置参数 |
CONFIG SET <param> <value> |
动态设置配置（重启失效，部分参数支持） |
SLOWLOG GET <n> |
查看慢查询日志（需配置 slowlog-log-slower-than） |
DBSIZE |
当前库 key 数量 |
FLUSHDB / FLUSHALL |
清空当前库/所有库（危险！可重命名禁用） |
SHUTDOWN |
安全关闭服务器（先持久化） |
KEYS pattern |
查找匹配 key（生产慎用，O(N) 扫描） |
慢查询配置示例：
conf
slowlog-log-slower-than 10000 # 10ms（单位微秒）
slowlog-max-len 128 # 保留128条9. 消息队列（MQ）实现
9.1 基于 List（生产者-消费者模式）
redis
# 生产者 LPUSH，消费者 RPOP 或 BRPOP（阻塞）
LPUSH queue task1 task2
BRPOP queue 0 # 阻塞直到有数据9.2 发布/订阅（Pub/Sub）
redis
# 订阅频道
SUBSCRIBE channel1
# 发布消息
PUBLISH channel1 "hello"
# 模式订阅（通配符）
PSUBSCRIBE news.*注意：Pub/Sub 消息不持久化，订阅者离线会丢失消息。
10. 常用客户端（Python 示例）
python
import redis
# 连接
r = redis.Redis(host='192.168.108.172', port=6379, password='123456', db=0)
# String
r.set('color', 'red')
val = r.get('color') # b'red'
# List
r.lpush('mylist', 'a', 'b')
print(r.lrange('mylist', 0, -1))
# Hash
r.hset('user:1', 'name', 'John')
r.hset('user:1', 'age', 30)
print(r.hgetall('user:1'))11. 图形工具
- Redis Desktop Manager (RDM)：跨平台 GUI 客户端，支持树形展示、命令执行。
- 连接前需配置 Redis 绑定
0.0.0.0并设置密码，开放防火墙端口。
总结
- Redis 是高性能内存数据库，支持丰富数据结构和持久化。
- 主从复制、哨兵、Cluster 分别解决备份、高可用、分布式扩展。
- 缓存穿透/击穿/雪崩需针对性设计防范。
- Pipeline 和批量操作可大幅提升网络效率。
- 生产环境务必禁用危险命令（
KEYS *,FLUSHALL），可重命名或使用rename-command。