简介
Redis 是BSD 协议开源的高性能 key‑value 内存数据库。 三大核心特点：
- 支持数据持久化，内存数据保存到磁盘，重启可重新加载恢复。
- 不只简单 key‑value，支持
list、set、zset、hash多种复杂数据结构。 - 支持 master‑slave 主从复制，实现数据备份。
Redis 优势
- 性能极高：QPS 可达 10 万‑100 万 +，微秒级响应；MySQL 一般几千～几万 QPS，毫秒级响应。
- 丰富的数据类型：支持二进制安全的 String、List、Hash、Sets、ZSet。
- 操作原子性 ：单条命令天然原子；多条操作使用
MULTI / EXEC事务保证原子。 - 附加功能：发布订阅、key 过期等。
Redis 与其他 key‑value 存储有什么不同
- 支持复杂数据结构，并提供对应的原子操作，对上层应用透明，不需要额外封装。
- 数据运行在内存，同时支持持久化落盘；数据总量受物理内存限制。
- 在内存操作复杂结构，效率远高于磁盘数据库。
- 磁盘存储格式为追加写，不需要随机 IO 访问。
哈希槽的基本概念（Redis‑Cluster 集群）
- Redis 集群固定总共有 16384 个哈希槽，编号 0‑16383。
- 映射公式：
HASH_SLOT = CRC16(key) mod 16384；同一个 key 永远映射到同一个哈希槽。 - 集群中每个节点负责一部分哈希槽。
- 支持在线迁移哈希槽，扩容缩容时迁移的数据量可控。
Redis 常见应用场景
- 热点数据缓存（Cache‑Aside 旁路缓存）：电商商品、用户信息；先查缓存，未命中查询数据库再回写缓存；设置 TTL 过期，缓存空值防止缓存穿透。
- 分布式锁 ：
SET key value NX PX 过期时间加锁；Lua 脚本实现原子解锁；长任务需要锁续期，获取锁失败做重试。 - 计数器 & 限流 ：
INCR原子自增；用于阅读量、播放量统计、接口限流、秒杀库存。 - 排行榜系统：ZSet 有序集合实现销量、游戏积分排行榜。
- 分布式会话 session：多服务实例共享会话，key 设置过期自动清理无效会话。
- 消息队列（List 实现） ：生产者
LPUSH写入消息，消费者BRPOP阻塞消费；适合可靠性要求不高场景。 - Bitmap 位图：用户签到、活跃用户统计、布尔权限标记，节省内存。
- GEO 地理坐标：LBS 业务，附近的人、距离计算。
Redis 特性
- 性能高：内存操作、C 语言开发，QPS 可达 10 万。
- Redis6.0 之前，命令执行是单线程
- 快的原因：全部内存运算；业务逻辑简单；规避多线程锁竞争；epoll IO 多路复用，单线程管理大量 socket 连接。
- 注意：仅命令执行单线程，后台还有 fsync、关闭 fd 等辅助线程。
- 风险：慢命令会阻塞整个 Redis 服务，如
keys *、大 Lua 脚本、超大集合操作。 - Linux IO 多路复用三种 API：
select、poll、epoll。
- 支持 RDB/AOF 持久化。
- 丰富的数据结构。
- 多语言客户端支持。
- 扩展能力：Lua 脚本、发布订阅 pub/sub、事务、Pipeline 流水线。
- 代码精简，外部依赖少。
- 支持主从复制、哨兵、集群实现高可用。
缓存相关要点
- 存储层级：CPU 缓存→内存→磁盘，速度递减，容量递增。
- 缓存两大特征：高速介质加速访问；缓存容量小于后端存储，存在数据淘汰。
- 旁路缓存：读写逻辑写业务代码，Redis 只被动接收请求。
- 只读缓存：写操作直接操作数据库，修改数据后删除缓存。
- 读写缓存：同步直写（同时写缓存 + 数据库，安全，性能差）；异步写回（先写缓存，淘汰时回写数据库，性能高，存在丢数据风险）。
- 缓存三大问题
- 缓存雪崩：大量 key 同时过期 / Redis 宕机，请求全部打数据库；解决：过期增加随机偏移、高可用、限流、多级缓存。
- 缓存穿透：查询不存在的数据；解决：参数校验、缓存空值、布隆过滤器。
- 缓存击穿：单个热点 key 过期，大量并发打数据库；解决：互斥锁、热点 key 永不过期业务主动更新。
Pipeline 流水线
- RTT：一次网络往返时间。普通 N 条命令需要 N 次 RTT。
- Pipeline：多条命令打包，一次网络发送，一次性返回全部结果，仅消耗 1 次 RTT。
- Redis 内部依旧单线程顺序执行每条命令。
- 网络延迟越大，Pipeline 的性能收益越高。
redis 的安装
源码编译（CentOS7）
yum install tcl gcc gcc‑c++ -y
tar zxvf redis‑6.2.14.tar.gz -C /usr/local
cd /usr/local/redis‑6.2.14
make && make install
redis‑server redis.conf &
redis‑cliyum/dnf 安装（CentOS Stream8）
dnf install -y redis
systemctl enable redis --now
redis‑cli
ping #返回PONG代表服务正常Redis 多实例：不同端口启动多个进程
redis‑server --port 6380
redis‑cli -p 6380Redis 配置文件说明 redis.conf
bind 127.0.0.1 #监听绑定IP，0.0.0.0允许所有IP访问
protected‑mode yes #保护模式，无密码且bind非127.0.0.1拒绝外部访问
port 6379 #服务端口
tcp‑backlog 511 #TCP半连接队列
timeout 0 #空闲连接超时，0代表不超时
tcp‑keepalive 300 #TCP保活探测周期
daemonize no #是否后台守护进程
pidfile /var/run/redis_6379.pid
loglevel notice
logfile /var/log/redis/redis.log
databases 16 #默认16个逻辑数据库，select切换db
#RDB持久化快照
save 900 1
save 300 10
save 60 10000
stop‑writes‑on‑bgsave‑error yes
rdbcompression yes
rdbchecksum yes
dir /var/lib/redis
dbfilename dump.rdb
#AOF持久化追加日志
appendonly no
appendfilename "appendonly.aof"
appendfsync everysec
#安全配置
requirepass 123456 #设置访问密码
maxclients 10000 #最大客户端连接数
#慢查询日志，单位微秒，1ms=1000us
slowlog‑log‑slower‑than 10000
slowlog‑max‑len 128
#复制相关
replica‑serve‑stale‑data yes
replica‑read‑only yes
replica‑priority 100 #哨兵选主优先级，0永不选为masterconfig 命令实现动态修改配置以及慢查询
CONFIG GET * #查看全部运行时配置
CONFIG SET requirepass 123456 #内存动态修改配置
SLOWLOG LEN #查看慢日志总条数
SLOWLOG GET #获取慢查询详情注意：
CONFIG SET仅修改内存，重启服务失效，不会写入 redis.conf，部分参数不支持动态修改。
RDB（Redis DataBase）& AOF（Append-only File）持久化
Redis 是内存数据库，断电内存数据丢失；持久化把内存数据保存到磁盘，重启恢复数据，两种持久化可以同时开启。
RDB 快照持久化
把某一时刻全部内存数据生成二进制快照 dump.rdb 保存磁盘。
- 自动触发：配置
save 秒数 key变更数量条件。 - 手动触发：
SAVE主线程阻塞；BGSAVEfork 子进程后台执行，生产推荐。
✅优点：二进制文件体积小，适合备份迁移；重启恢复速度快。 ❌缺点：两次快照之间的数据存在丢失风险；fork 会消耗内存。
AOF 追加日志持久化
记录每一条写操作命令 ，追加写入 appendonly.aof 日志；重启重放日志恢复数据。 appendfsync三种刷盘策略：
always：每一条写命令立刻刷磁盘；最安全，性能差。everysec：每秒刷盘，默认策略，最多丢失 1 秒数据。no：交给操作系统决定刷盘；性能高，丢失数据风险大。
- AOF rewrite 重写：AOF 文件持续膨胀，rewrite 基于当前内存状态生成全新 AOF，剔除无效历史命令，压缩文件体积。
- 混合持久化
aof‑use‑rdb‑preamble yes：rewrite 头部写入 RDB 快照，后面追加 AOF 日志，兼顾恢复速度和安全性。
✅优点：数据安全性高，最多丢失 1 秒数据。 ❌缺点：AOF 文件体积更大；重启重放命令恢复速度比 RDB 慢。
生产最佳实践：RDB + AOF 混合开启。
客户端连接 Redis
- 客户端分类
-
redis‑cli官方自带命令行redis‑cli -h IP -p 端口 -a 密码
redis‑cli -h 127.0.0.1 -p 6379 -a 123456 -
编程语言客户端：Java (Jedis、Lettuce)、python (redis‑py)、Go、PHP。
-
GUI 图形工具：Redis‑Desktop‑Manager。
-
客户端常用命令
INFO #显示当前节点redis运行状态信息
SELECT 0~15 #切换逻辑数据库，0‑15；集群模式仅允许db0
KEYS * #查看当前库下所有key，此命令慎用，数据量太大可能导致死机
DBSIZE #返回当前库下所有key数量
FLUSHDB/FLUSHALL #强制清空当前库/所有库中所有key，此命令一般不要用，数据丢失
SHUTDOWN #关闭redis服务，不要用，防止数据丢失
Redis 数据类型（命令模板）
1.String 字符串（二进制安全）
SET testkey value # 设置key‑value，key存在会覆盖原有值，MSET同时设置多个key
APPEND testkey "xxx" # 追加key的数据
GET testkey # 获取key对应的value值，MGET获取多个key值
SETNX testkey val # key不存在才设置；key已存在不做任何操作（分布式锁基础）
INCR testkey # 对key数字值原子+1，key不存在自动初始化为0
DECR testkey # 对key数字值原子‑1，key不存在自动初始化为0
EXPIRE testkey 30 # 设置key过期时间，单位：秒，30秒后key自动删除
TTL testkey # 查看key剩余存活过期时间；‑1永不过期，‑2key不存在
DEL testkey # 删除指定key，不管什么数据类型都可以删除2.List 双向链表，允许重复元素，用于消息队列
LPUSH queue a b c # 从链表【左侧头部】插入一个或多个元素
RPUSH queue d e f # 从链表【右侧尾部】插入一个或多个元素
LPOP queue # 从链表左侧头部弹出一个元素，弹出后该元素从列表移除
RPOP queue # 从链表右侧尾部弹出一个元素，弹出后该元素从列表移除
BRPOP queue 10 # 阻塞式尾部弹出；队列无消息则阻塞等待最多10秒，有消息立刻返回，用于消费消息队列
LRANGE queue 0 -1 # 查看列表指定下标区间元素；0代表第一个，‑1代表最后一个，0‑1查看全部元素3.Set 集合，无序、自动去重，支持交并差集
SADD myset a b c # 向集合添加元素，自动去重；重复元素不会重复存入
SMEMBERS myset # 返回集合里面全部的成员元素
SISMEMBER myset a # 判断a元素是否存在集合中；返回1存在，0不存在
SREM myset b # 删除集合中指定成员元素
SINTER set1 set2 # 求两个集合【交集】，返回同时存在于两个集合的元素
SUNION set1 set2 # 求两个集合【并集】，返回两个集合全部不重复元素
SDIFF set1 set2 # 求两个集合【差集】，返回存在set1、但是不存在set2的元素4.ZSet 有序集合，score 分数排序，用于排行榜
ZADD rank 100 user1 95 user2 88 user3 # 添加有序集合成员；格式 ZADD key score member，score决定排序权重
ZRANGE rank 0 -1 WITHSCORES # 按score【从小到大升序】输出成员，WITHSCORES同时打印对应分数
ZREVRANGE rank 0 -1 WITHSCORES # 按score【从大到小降序】输出成员，做排行榜常用
ZREM rank user2 # 删除有序集合中指定member成员
ZSCORE rank user1 # 查询指定成员对应的score分数值5.Hash 哈希，适合存储对象，field‑value
HSET user:100 name zhangsan age 18 # 设置hash字段，user:100为hash键；设置name、age字段
HGET user:100 name # 获取hash中单个field字段的值
HGETALL user:100 # 获取hash内全部field和value，返回所有字段与对应值
HKEYS user:100 # 只获取hash中所有的字段名(field)
HVALS user:100 # 只获取hash中所有字段对应的value数值
HDEL user:100 age # 删除hash内部指定的一个field字段，不会删除整个hash键