Redis使用手册：从入门到进阶的完整指南

一、Redis核心特性与适用场景

Redis（Remote Dictionary Server）作为高性能的内存数据库，具备以下核心优势：

1. 内存存储与持久化：数据默认存储在内存中，支持RDB（快照）和AOF（日志追加）两种持久化方式，兼顾性能与数据安全。
2. 多数据结构支持：提供字符串（String）、哈希（Hash）、列表（List）、集合（Set）、有序集合（ZSet）等数据结构，满足复杂业务需求。
3. 高并发与低延迟：单线程模型避免线程竞争，单节点可处理数万QPS，适合缓存、计数器、实时排行榜等场景。
4. 分布式能力：通过主从复制、哨兵模式和Cluster集群实现高可用与水平扩展。

典型应用场景：

• 缓存层：减轻数据库压力，提升系统响应速度。
• 会话存储：保存用户登录状态，支持分布式会话管理。
• 实时计算：结合Stream数据结构实现消息队列。
• 分布式锁：通过SETNX命令实现跨进程同步。

二、核心数据结构与操作指南

1. 字符串（String）

适用场景：缓存、计数器、分布式锁。

# 设置键值对
SET user:1001:name "Alice"
# 获取值
GET user:1001:name
# 原子递增（计数器）
INCR page:views

性能优化：避免存储大对象（如序列化后的JSON），单键值大小建议控制在10KB以内。

2. 哈希（Hash）

适用场景：存储对象属性（如用户信息）。

# 设置哈希字段
HSET user:1001 age 25 email "alice@example.com"
# 获取所有字段
HGETALL user:1001
# 批量设置
HMSET user:1002 name "Bob" age 30

优势：相比字符串存储JSON，哈希可单独更新字段，减少网络开销。

3. 列表（List）

适用场景：消息队列、最新消息推送。

# 从左侧插入
LPUSH messages "msg1"
# 从右侧弹出
RPOP messages
# 获取范围
LRANGE messages 0 2

注意：列表长度过大（如超百万）可能导致阻塞操作，需分片存储。

4. 有序集合（ZSet）

适用场景：实时排行榜、带权重的任务调度。

# 添加成员（带分数）
ZADD leaderboard 100 "Alice" 95 "Bob"
# 获取排名范围
ZRANGE leaderboard 0 2 WITHSCORES
# 按分数范围查询
ZRANGEBYSCORE leaderboard 90 100

高级用法：结合ZREVRANK实现降序排名，ZINTERSTORE实现集合交集计算。

三、持久化与数据安全

1. RDB持久化

原理：定时生成数据快照到磁盘。
配置示例：

# redis.conf
save 900 1      # 900秒内至少1次修改
save 300 10     # 300秒内至少10次修改
dbfilename dump.rdb

优缺点：

• 优点：恢复速度快，适合灾难恢复。
• 缺点：可能丢失最后一次快照后的数据。

2. AOF持久化

原理：记录所有写操作命令，支持三种重写策略：

# redis.conf
appendonly yes
appendfilename "appendonly.aof"
appendfsync everysec  # 每秒同步一次

重写机制：通过BGREWRITEAOF命令压缩AOF文件，去除冗余命令。

选择建议：

• 对数据安全性要求高 → AOF。
• 追求恢复速度 → RDB。
• 平衡方案 → RDB+AOF混合模式（Redis 4.0+）。

四、集群部署与高可用

1. 主从复制

配置步骤：

1. 在从节点配置文件中指定主节点IP和端口：

   slaveof 192.168.1.100 6379

2. 启动从节点，自动同步数据。

故障转移：需手动提升从节点为主节点，或结合哨兵模式实现自动化。

2. 哨兵模式（Sentinel）

核心功能：

• 监控主从节点状态。
• 自动故障转移。
• 通知客户端主节点变更。

配置示例：

# sentinel.conf
sentinel monitor mymaster 192.168.1.100 6379 2  # 2表示至少2个哨兵同意才触发故障转移
sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000

3. Cluster集群

分片原理：数据按哈希槽（16384个）分配到不同节点。
部署步骤：

1. 启动多个Redis实例，启用Cluster模式：

   redis-server --port 7000 --cluster-enabled yes

2. 使用redis-cli加入集群：

   redis-cli --cluster create 192.168.1.100:7000 192.168.1.101:7001 ... --cluster-replicas 1

   注意事项：

• 跨节点事务需使用Lua脚本或WATCH命令。
• 集群规模建议至少3主3从。

五、性能优化与监控

1. 内存管理

优化策略：

• 设置最大内存限制：maxmemory 2gb。
• 选择淘汰策略：maxmemory-policy allkeys-lru（推荐）。
• 使用INFO memory监控内存使用。

2. 慢查询分析

配置与使用：

slowlog-log-slower-than 10000  # 记录执行时间超10ms的命令
slowlog-max-len 100            # 慢查询日志长度

查看慢查询：

SLOWLOG GET

3. 监控工具推荐

• Redis-cli：内置INFO、MONITOR命令。
• Prometheus + Grafana：可视化监控集群状态。
• RedisInsight：官方图形化管理工具。

六、常见问题与解决方案

1. 缓存穿透：

   • 现象：查询不存在的数据导致直接访问数据库。
   • 方案：使用布隆过滤器或缓存空值。

2. 缓存雪崩：

   • 现象：大量键同时过期导致数据库压力激增。
   • 方案：设置随机过期时间，分层缓存。

3. 大Key问题：

   • 现象：单个键值过大导致网络阻塞。
   • 方案：拆分大键为多个小键，或使用Hash结构。

七、总结与进阶建议

Redis的高效使用需结合业务场景选择合适的数据结构、持久化方案和集群模式。建议开发者：

1. 定期通过INFO命令监控集群健康度。
2. 使用Redis模块（如RediSearch、RedisGraph）扩展功能。
3. 参与开源社区，关注Redis 7.0+的新特性（如ACL增强、Client-side caching）。

通过系统化的配置与优化，Redis可成为构建高并发、低延迟系统的核心组件。