Redis

基础概念

定位：内存优先（Memory-first）键值存储，使用单线程事件循环（6.0+ 引入 I/O 多线程）。

核心数据结构：

1. String（底层 SDS 动态字符串）
2. List（QuickList）
3. Hash（ziplist/hashtable 自适应 -> listpack）
4. Set（intset / hashtable）
5. Sorted Set（跳表 + dict）
6. Bitmap / Bitfield / HyperLogLog / GEO / Stream

过期键处理：惰性删除 + 定期采样删除（近似 LRU）。

持久化：

• RDB（快照）：fork 子进程保存紧凑二进制快照
• AOF（追加日志）：写命令日志，支持 rewrite 压缩
• 混合持久化：RDB header + AOF 增量

内存淘汰策略：noeviction / allkeys-lru / volatile-lru / allkeys-random / volatile-ttl / volatile-lfu / allkeys-lfu。

高可用：

• 主从复制（PSYNC）
• Sentinel：自动故障转移
• Cluster：16384 槽（hash slot）分片 + gossip + 重定向（MOVED/ASK）

使用指南

基本操作

SET user:1 '{"id":1,"name":"Alice"}' EX 60
GET user:1
DEL user:1
INCR counter:pv

Hash 适用场景

HSET user:1 name Alice age 18
HGETALL user:1

适合字段较少（<100）或增量更新；避免大 Hash 导致重哈希阻塞。

分布式锁（简易）

SET lock:order 12345 NX EX 10

续期需 Lua 脚本验证标识。 推荐 RedLock（对多个 master）但需了解 CAP 权衡。

Pub/Sub 与 Stream

• Pub/Sub：实时推送，消息不可回溯
• Stream：保留历史（消费者组 offset）适合日志、事件溯源

LUA 脚本原子性

通过 EVAL 保证脚本内操作原子；注意脚本长度与执行时间避免阻塞。

典型缓存模式

• Cache Aside（旁路缓存）：读 miss -> DB -> set；写 -> DB + del key
• Read Through / Write Through（由中间层代理）
• Write Back（异步刷新，风险高）

防击穿/雪崩/穿透

• 穿透：缓存空值；Bloom Filter 预过滤
• 击穿（热点过期）：互斥锁 + 逻辑过期 + 预热
• 雪崩：随机过期时间 + 多级缓存 + 限流熔断

实战经验

1. Key 设计：业务:实体:标识[:字段]，长度控制在 50 字符内；避免使用空格
2. 控制大 Key：单个值 > 1MB 考虑拆分；List/Set/ZSet 元素数量监控
3. Pipeline：批量减少 RTT；注意命令堆积导致内存暴涨
4. 避免使用 KEYS * 在生产；改用 SCAN 游标迭代
5. 统计去重：用 HyperLogLog；计数用 INCR 或者 bitmap（日期打点）
6. 频率限制：Lua + INCR + TTL 或者 Redis-Cell（令牌桶）
7. 延迟任务：ZSet score = timestamp；定期轮询 <= now 元素
8. 分布式锁谨慎：确保 设置 + 过期 原子，释放校验锁值
9. 内存水位：配置 maxmemory + 合理淘汰策略 + 监控 hits/misses
10. AOF 重写与 RDB fork 会短暂阻塞，业务高峰避免触发

常见坑：

• 大量过期同时失效（雪崩）
• Hash Tag 使用不当导致 Cluster 二次请求
• 主从延迟下读取从节点导致“读旧”
• 不合理使用事务（MULTI/EXEC）认为能回滚（Redis 事务不支持回滚语义）

经验总结

定位清晰：缓存 + 短期会话 + 排行榜 + 计数 + 分布式协调（锁/限流）。不适合：强事务、大规模复杂查询、长久冷数据。

优化思路：

• 减少网络往返：pipeline / client-side caching
• 控制内存碎片：合理 value 大小 + 定期观察 info memory
• 熔断 / 限流保护下游
• 多级缓存（本地 LRU -> Redis -> DB）

关键指标：命中率 / 内存使用 / evicted_keys / replication lag / latency percentile。

信息参考

• 官网: https://redis.io
• 命令: https://redis.io/commands
• 设计文档: https://redis.io/docs
• RedLock 讨论: https://redis.io/docs/interact/programmability/distlock/
• 性能调优: https://redis.io/docs/management/optimization/

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