Redis 从入门到实战：安装 / 数据类型 / 持久化 / 主从哨兵集群 全攻略
前言
Redis 是一款开源的、基于内存的、支持多种数据结构的键值对（Key-Value）存储系统，常被称为"缓存之王"或"数据结构的服务器"。它凭借极快的读写性能、丰富的数据类型、强大的持久化和高可用机制，成为后端开发与运维的必备技能。
本文系统讲解 Redis 的核心知识：简介特性 → 安装与基本使用 → 五大数据类型 → 常用命令 → 持久化（RDB/AOF）→ 主从复制 → 哨兵 → 集群，帮助你在 CSDN 一站式掌握 Redis。
第 1 章 Redis 简介与特性
1.1 什么是 Redis
Redis 全称 REmote DIctionary Server（远程字典服务器），由意大利人 Salvatore Sanfilippo（antirez）于 2009 年开发，以 C 语言编写。
它是一种基于内存 的数据库，数据默认存储在内存中，因此读写速度极快（可达每秒 10 万+ 次读、10 万+ 次写），通常作为缓存使用，也可以作为轻量级数据库或消息队列使用。
1.2 Redis 的核心特性
| 特性 | 说明 |
|---|---|
| 基于内存 | 数据在内存中，读写极快 |
| 多种数据结构 | 支持 String、Hash、List、Set、Sorted Set 等 |
| 单线程模型 | 单线程执行命令，天然避免并发竞争，操作原子 |
| 支持持久化 | RDB 快照 + AOF 日志，重启可恢复数据 |
| 高可用 | 支持主从复制、哨兵（Sentinel）、集群（Cluster） |
| 支持过期键 | 可为键设置 TTL，自动删除过期数据 |
| 发布订阅 | 支持 PUBLISH / SUBSCRIBE 消息通信 |
| 事务 | 支持 MULTI / EXEC 简单事务 |
1.3 Redis 与 Memcached 对比
| 对比项 | Redis | Memcached |
|---|---|---|
| 数据结构 | 多种（String/Hash/List/Set 等） | 仅 Key-Value 字符串 |
| 持久化 | 支持（RDB/AOF） | 不支持 |
| 数据类型扩展 | 丰富 | 单一 |
| 集群/高可用 | 支持哨兵、集群 | 依靠客户端分片 |
| 适用场景 | 缓存、队列、计数器等 | 纯缓存场景 |
1.4 Redis 版本演进
| 版本 | 主要特性 |
|---|---|
| Redis 3.0 | 引入 Redis Cluster 集群 |
| Redis 4.0 | 引入模块系统、混合持久化 |
| Redis 5.0 | 引入 Stream（流）数据结构 |
| Redis 6.0 | 引入多线程 IO、RESP3 协议、ACL 访问控制 |
| Redis 7.0 | 引入多 AOF 文件、函数、ACL 增强 |
第 2 章 Redis 安装与基本使用
2.1 安装 Redis（编译安装，以 CentOS 为例）
bash
# 1. 安装依赖
yum install -y gcc gcc-c++ make wget tar
# 2. 下载源码包（以 6.2 为例）
wget https://download.redis.io/releases/redis-6.2.13.tar.gz
# 3. 解压并进入目录
tar -zxf redis-6.2.13.tar.gz
cd redis-6.2.13
# 4. 编译并安装
make
make install
# 5. 查看版本
redis-server --version
redis-cli --version2.2 配置 Redis
bash
# 复制配置文件到指定目录
mkdir -p /etc/redis
cp redis.conf /etc/redis/redis.conf
# 修改核心配置
vim /etc/redis/redis.conf
# 后台运行
# daemonize yes
# 绑定地址（改为允许远程访问）
# bind 0.0.0.0
# 关闭保护模式
# protected-mode no
# 设置密码
# requirepass 123456
# 端口（默认 6379）
# port 63792.3 启动与关闭 Redis
bash
# 前台启动（会占用终端）
redis-server
# 后台启动（推荐，需 daemonize yes）
redis-server /etc/redis/redis.conf
# 检查进程
ps -ef | grep redis
# 关闭（连接客户端后执行 shutdown）
redis-cli shutdown
# 或指定端口/密码关闭
redis-cli -p 6379 -a 123456 shutdown2.4 进入 Redis 客户端
bash
# 本机连接
redis-cli
# 指定端口、密码、远程主机连接
redis-cli -h 192.168.108.10 -p 6379 -a 123456
# 测试连通性
127.0.0.1:6379> ping
# PONG
# 切换数据库（默认 16 个库，编号 0-15）
127.0.0.1:6379> select 1
127.0.0.1:6379[1]>
# 退出
127.0.0.1:6379> quit2.5 redis-cli 常用选项
| 选项 | 说明 |
|---|---|
-h |
指定主机地址 |
-p |
指定端口（默认 6379） |
-a |
指定密码 |
-n |
指定数据库编号 |
-r |
重复执行命令次数 |
-i |
间隔执行时间 |
第 3 章 Redis 五大数据类型
Redis 最核心的价值是它丰富的数据结构。下面逐一讲解 String、Hash、List、Set、Sorted Set（ZSet）。
3.1 String（字符串）
String 是最基本的类型，一个 Key 对应一个 Value，最大 512MB。可存字符串、数字、二进制数据。
bash
# 设置 / 获取 / 删除
127.0.0.1:6379> set name laogao
127.0.0.1:6379> get name # "laogao"
127.0.0.1:6379> del name
# 设置过期时间
127.0.0.1:6379> set token abc ex 60 # 60 秒后过期
# 数值自增 / 自减
127.0.0.1:6379> set num 10
127.0.0.1:6379> incr num # 11
127.0.0.1:6379> decr num # 10
127.0.0.1:6379> incrby num 5 # 15
# 批量设置 / 获取
127.0.0.1:6379> mset k1 v1 k2 v2
127.0.0.1:6379> mget k1 k2典型场景： 缓存、计数器（点赞数/访问量）、Session 共享、分布式锁。
3.2 Hash（哈希）
Hash 是一个 Key 对应一个"字段-值"映射表，适合存储对象。
bash
# 设置 / 获取单个字段
127.0.0.1:6379> hset user:1 name laogao age 25
127.0.0.1:6379> hget user:1 name # "laogao"
# 批量获取 / 获取所有
127.0.0.1:6379> hmget user:1 name age
127.0.0.1:6379> hgetall user:1
# 判断字段是否存在 / 删除字段
127.0.0.1:6379> hexists user:1 name
127.0.0.1:6379> hdel user:1 age
# 获取所有字段名 / 所有值
127.0.0.1:6379> hkeys user:1
127.0.0.1:6379> hvals user:1典型场景： 存储对象（如用户信息、商品信息），比 String 更节省内存且便于修改单个字段。
3.3 List（列表）
List 是双向链表，支持从两端插入/弹出，按插入顺序保存字符串。
bash
# 从右侧（尾部）插入
127.0.0.1:6379> rpush list a b c
# 从左侧（头部）插入
127.0.0.1:6379> lpush list x y
# 查看列表
127.0.0.1:6379> lrange list 0 -1
# 从两端弹出
127.0.0.1:6379> lpop list # 左侧弹出
127.0.0.1:6379> rpop list # 右侧弹出
# 获取长度 / 指定下标元素
127.0.0.1:6379> llen list
127.0.0.1:6379> lindex list 0典型场景： 消息队列、最新消息列表（时间线）、日志收集。
3.4 Set（集合）
Set 是无序、元素唯一的字符串集合。
bash
# 添加元素
127.0.0.1:6379> sadd set1 a b c
# 查看集合成员
127.0.0.1:6379> smembers set1
# 判断成员是否存在
127.0.0.1:6379> sismember set1 a
# 删除成员
127.0.0.1:6379> srem set1 a
# 集合运算
127.0.0.1:6379> sadd set2 b c d
127.0.0.1:6379> sinter set1 set2 # 交集
127.0.0.1:6379> sunion set1 set2 # 并集
127.0.0.1:6379> sdiff set1 set2 # 差集
# 获取集合大小
127.0.0.1:6379> scard set1典型场景： 去重（唯一用户/唯一 IP）、好友关系、共同关注、标签系统。
3.5 Sorted Set（有序集合，ZSet）
ZSet 在 Set 基础上给每个成员绑定一个 score（分数），按分数排序，可用于排行榜。
bash
# 添加成员及分数
127.0.0.1:6379> zadd rank 100 zhangsan 90 lisi 80 wangwu
# 按分数升序查看（0 -1 表示全部）
127.0.0.1:6379> zrange rank 0 -1 withscores
# 按分数降序查看
127.0.0.1:6379> zrevrange rank 0 -1 withscores
# 给成员加分
127.0.0.1:6379> zincrby rank 10 lisi
# 获取成员排名（0 为最高）
127.0.0.1:6379> zrank rank zhangsan
# 获取成员分数
127.0.0.1:6379> zscore rank lisi
# 删除成员
127.0.0.1:6379> zrem rank wangwu典型场景： 排行榜（热度榜/积分榜）、延迟队列、实时分数统计。
3.6 五大类型对比总结
| 类型 | 结构 | 有序 | 唯一性 | 典型场景 |
|---|---|---|---|---|
| String | 字符串/数字 | 否 | --- | 缓存、计数器 |
| Hash | 字段-值映射 | 否 | --- | 对象存储 |
| List | 双向链表 | 是 | 否 | 消息队列、时间线 |
| Set | 无序集合 | 否 | 是 | 去重、共同关注 |
| ZSet | 有序集合 | 是（按分数） | 是 | 排行榜、延迟队列 |
第 4 章 Redis 通用命令与过期策略
4.1 通用 Key 操作命令
bash
# 查看所有 Key（生产慎用，可用 SCAN 代替）
keys *
# 判断 Key 是否存在
exists name
# 设置过期时间（秒 / 毫秒）
expire name 60
pexpire name 60000
# 查看剩余生存时间
ttl name # -1 表示永不过期，-2 表示已过期
pttl name
# 删除 Key
del name
# 清空当前库 / 清空所有库
flushdb
flushall
# 获取 Key 类型
type name
# 重命名
rename oldname newname
# 随机返回一个 Key
randomkey4.2 数据库管理
bash
# 查看当前库 Key 数量
dbsize
# 切换数据库
select 0
# 查看服务器信息
info
info memory
info replication
# 查看当前客户端连接
client list4.3 过期删除策略
Redis 删除过期键采用三种策略组合：
- 惰性删除：访问 Key 时才检查是否过期，过期则删除；
- 定期删除：后台周期性地抽样检查并删除过期 Key；
- 内存淘汰 ：内存达到上限（
maxmemory）时，按淘汰策略（maxmemory-policy）清除 Key。
常用淘汰策略：
| 策略 | 说明 |
|---|---|
allkeys-lru |
对所有键按最近最少使用淘汰 |
volatile-lru |
对设置了过期时间的键按 LRU 淘汰 |
allkeys-random |
对所有键随机淘汰 |
volatile-random |
对有过期时间的键随机淘汰 |
volatile-ttl |
优先淘汰剩余时间最短的键 |
noeviction |
不淘汰，内存满时报错（默认） |
第 5 章 Redis 持久化（RDB 与 AOF）
Redis 基于内存，为了防止重启后数据丢失，需要持久化。Redis 提供两种机制：RDB 快照 和 AOF 日志，可单独使用，也可同时开启。
5.1 RDB（Redis DataBase）快照持久化
RDB 把某一时刻的内存数据以二进制快照 形式保存到磁盘文件（默认 dump.rdb）。
触发方式：
- 手动触发：
save（阻塞）或bgsave（后台异步）； - 自动触发：按配置的保存条件（如 900 秒内 1 次修改）。
bash
# 手动保存
127.0.0.1:6379> save
127.0.0.1:6379> bgsave
# 配置文件相关项
# save 900 1 # 900 秒内至少 1 次写操作则保存
# save 300 10 # 300 秒内至少 10 次写操作则保存
# save 60 10000 # 60 秒内至少 10000 次写操作则保存
# dbfilename dump.rdb
# dir /var/lib/redis优点： 文件紧凑、恢复快、对性能影响小（异步）。
缺点： 可能丢失最后一次快照之后的少量数据；快照生成耗时（大内存场景）。
5.2 AOF（Append Only File）日志持久化
AOF 把每次写操作命令 以追加方式记录到日志文件（默认 appendonly.aof），重启时重放命令恢复数据。
bash
# 开启 AOF
# appendonly yes
# appendfilename "appendonly.aof"
# 同步策略（appendfsync）
# always 每次写都同步，最安全但最慢
# everysec 每秒同步一次（默认，推荐）
# no 由系统决定，最快但最不安全优点： 数据丢失少（根据同步策略），可读、可修复。
缺点： 文件比 RDB 大、恢复速度比 RDB 慢。
5.3 RDB 与 AOF 对比
| 对比项 | RDB | AOF |
|---|---|---|
| 存储内容 | 内存快照（二进制） | 写命令日志 |
| 文件大小 | 小、紧凑 | 大 |
| 恢复速度 | 快 | 慢 |
| 数据安全性 | 可能丢失较多数据 | 根据策略丢失少 |
| 对性能影响 | 异步生成影响小 | 写盘频率影响性能 |
| 优先级 | 低 | 高（同时开启时优先 AOF） |
生产实践：同时开启 AOF（everysec）+ RDB，兼顾安全与恢复速度；Redis 4.0+ 支持 AOF+RDB 混合持久化，进一步优化。
第 6 章 Redis 主从复制
6.1 什么是主从复制
主从复制：一台主节点（Master）的数据自动同步到一台或多台从节点（Slave），从节点作为主节点的备份，分担读压力。
架构特点：
- 一个主节点可以有多个从节点；
- 从节点只能读，不能写（默认）；
- 主节点写数据后，异步同步到从节点；
- 从节点挂了不影响主节点，主节点挂了需要手动/哨兵处理。
6.2 配置主从复制
方式一：配置文件（从节点）
bash
# 在从节点 redis.conf 中配置
# replicaof <masterip> <masterport>
replicaof 192.168.108.10 6379
# 若主节点有密码
# masterauth 123456方式二：命令行动态设置（从节点客户端）
bash
# 在从节点上执行
127.0.0.1:6379> slaveof 192.168.108.10 6379
# 查看复制状态
127.0.0.1:6379> info replication
# role:slave
# master_host:192.168.108.10
# master_link_status:up
# 取消主从关系
127.0.0.1:6379> slaveof no one主节点查看从节点信息：
bash
127.0.0.1:6379> info replication
# role:master
# connected_slaves:1
# slave0:ip=192.168.108.11,port=6379,state=online6.3 复制原理（文字描述）
- 从节点向主节点发送
PSYNC同步请求； - 主节点生成 RDB 快照发送给从节点，从节点加载快照（全量复制）；
- 主节点把快照期间的写命令通过复制积压缓冲区发给从节点，从节点应用命令（增量复制）；
- 之后主节点持续把新写命令推送给从节点，保持数据一致。
一句话概括：首次全量同步 RDB，之后增量同步写命令。
第 7 章 Redis 哨兵（Sentinel）高可用
7.1 为什么需要哨兵
主从复制解决了备份和读扩展，但主节点故障后无法自动恢复 。哨兵（Sentinel） 用于监控主从节点，实现主节点故障自动切换（故障转移），保证高可用。
7.2 哨兵的作用
| 功能 | 说明 |
|---|---|
| 监控（Monitoring） | 持续监控主从节点运行状态 |
| 通知（Notification） | 节点异常时通知管理员 |
| 自动故障转移（Failover） | 主节点故障时自动提升一个从节点为新主节点 |
| 配置提供（Configuration） | 客户端通过哨兵获取当前主节点地址 |
7.3 搭建哨兵（Sentinel）
bash
# 1. 复制哨兵配置文件
cp sentinel.conf /etc/redis/sentinel.conf
# 2. 配置监控的主节点
vim /etc/redis/sentinel.conf
# sentinel monitor <名称> <主IP> <主端口> <quorum>
sentinel monitor mymaster 192.168.108.10 6379 2
# 主节点密码（若有）
# sentinel auth-pass mymaster 123456
# 3. 启动哨兵
redis-sentinel /etc/redis/sentinel.conf
# 或
redis-server /etc/redis/sentinel.conf --sentinel
# 4. 查看哨兵状态
redis-cli -p 26379 info sentinel
# sentinel_masters:1
# sentinel_myid:...配置项说明： quorum（法定人数）表示至少几个哨兵同意主节点故障才会触发切换，一般建议哨兵数量为奇数（如 3 个哨兵，quorum=2）。
7.4 故障转移过程（文字描述）
- 哨兵通过
ping心跳持续检测主节点； - 主节点在
down-after-milliseconds时间内无响应，哨兵标记其"主观下线"； - 达到 quorum 数量哨兵同意后，标记为"客观下线"；
- 哨兵从所有健康的从节点中选出一个提升为新主节点（优先级、复制偏移量、运行 ID 综合评估）；
- 其他从节点改为复制新主节点，客户端也被指引到新主节点。
一句话概括：哨兵投票确认主节点宕机 → 选举新主节点 → 通知所有从节点和客户端切换。
第 8 章 Redis 集群（Cluster）
8.1 什么是 Redis Cluster
单机 Redis 受内存和性能上限制约，Redis Cluster（集群） 提供数据分片（Sharding）+ 高可用的分布式方案：
- 数据自动分片到多个节点（每个节点负责一部分哈希槽 slot）；
- 支持水平扩展（增加节点提升容量和性能）；
- 每个节点可配置主从，主节点故障自动切换。
8.2 哈希槽（Hash Slot）
Redis Cluster 共 16384 个哈希槽（slot） 。每个 Key 通过 CRC16(key) % 16384 计算出所属 slot，集群把这些 slot 分配到各个主节点上。
分配示例： 3 个主节点时，node1 管 0-5460、node2 管 5461-10922、node3 管 10923-16383。
8.3 搭建集群
bash
# 1. 准备多个节点配置文件（每节点一个）
# 以 6 节点（3 主 3 从）为例，端口 7000-7005
# 每份 redis.conf 设置：
# port 7000
# cluster-enabled yes
# cluster-config-file nodes-7000.conf
# cluster-node-timeout 5000
# appendonly yes
# 2. 依次启动各节点
redis-server /etc/redis/7000.conf &
redis-server /etc/redis/7001.conf &
... # 7002-7005 同理
# 3. 创建集群（redis-cli --cluster 命令）
redis-cli --cluster create \
192.168.108.10:7000 192.168.108.10:7001 192.168.108.10:7002 \
192.168.108.10:7003 192.168.108.10:7004 192.168.108.10:7005 \
--cluster-replicas 1
# 前 3 个为主，后 3 个为从，--cluster-replicas 1 表示每主 1 从
# 4. 查看集群状态
redis-cli -p 7000 cluster info
# cluster_state:ok
# cluster_slots_assigned:16384
# 5. 查看节点与槽分配
redis-cli -p 7000 cluster nodes8.4 集群常用命令
bash
# 集群信息
cluster info
# 集群节点列表
cluster nodes
# 添加主节点 / 从节点
redis-cli --cluster add-node 新节点IP:端口 现有节点IP:端口
redis-cli --cluster add-node 新节点IP:端口 现有节点IP:端口 --cluster-slave
# 删除节点（先迁移其槽位）
redis-cli --cluster del-node 节点IP:端口 node-id
# 重新分片 / 重新平衡
redis-cli --cluster reshard 现有节点IP:端口
redis-cli --cluster rebalance 现有节点IP:端口8.5 集群注意事项
- Key 通过哈希槽分布，跨节点无法直接执行多键操作（可用 hash tag 让相关 Key 落到同一槽）；
- 客户端（如 Jedis、Lettuce）需支持集群模式，自动路由到正确节点；
- 集群模式下单节点宕机会触发该节点主从切换，保证可用性。
第 9 章 Redis 应用场景与最佳实践
9.1 典型应用场景
| 场景 | 使用的数据类型 | 说明 |
|---|---|---|
| 缓存 | String | 缓存热点数据，设置过期时间 |
| 计数器/限流 | String | 点赞、访问量、接口限流 |
| 排行榜 | ZSet | 按分数排序，实时更新 |
| 消息队列 | List / Stream | 简单队列用 List，可靠队列用 Stream |
| 分布式锁 | String | SETNX + 过期时间实现 |
| Session 共享 | String/Hash | 多实例共享登录态 |
| 关注/好友 | Set | 交并差集运算 |
| 购物车/对象 | Hash | 字段化管理 |
9.2 最佳实践建议
- 合理设计 Key ：使用
业务:对象:ID结构（如user:1），避免过长 Key； - 设置过期时间：避免无效 Key 长期占用内存；
- 控制 Key 数量：使用 SCAN 代替 KEYS，避免阻塞；
- 大 Key 治理：避免单个 Key 数据过大，影响性能与迁移；
- 合理淘汰策略 ：根据业务选择
maxmemory-policy； - 持久化选择：缓存场景可只开 RDB，核心数据开 AOF；
- 生产高可用：主从 + 哨兵，或集群部署。
总结
- Redis 本质：基于内存、单线程、支持多种数据结构的键值存储，读写极快。
- 五大类型：String（缓存/计数器）、Hash（对象）、List（队列）、Set（去重/集合运算）、ZSet（排行榜）。
- 过期与淘汰：惰性删除 + 定期删除，内存满时按淘汰策略清理。
- 持久化：RDB（快照，恢复快）+ AOF（日志，丢数据少），生产可混合开启。
- 主从复制：一主多从，读扩展 + 备份，全量同步 + 增量同步。
- 哨兵：监控主从、主节点故障自动切换，实现高可用。
- 集群：16384 哈希槽分片，水平扩展 + 每节点主从，支撑海量数据。
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