Redis 使用手册：从基础到进阶的全面指南

一、Redis 核心特性与适用场景

Redis（Remote Dictionary Server）作为开源的内存数据库，以其高性能、丰富的数据结构和灵活的持久化机制成为缓存、消息队列和实时计算场景的首选。其核心优势包括：

1. 内存存储与极速响应：数据存储在内存中，读写性能可达10万+ QPS（每秒查询数），适合高并发场景。
2. 多数据结构支持：支持字符串（String）、哈希（Hash）、列表（List）、集合（Set）、有序集合（ZSet）等，覆盖绝大多数业务需求。
3. 持久化机制：通过RDB（快照）和AOF（日志追加）实现数据持久化，平衡性能与可靠性。
4. 分布式能力：支持主从复制、哨兵模式和集群模式，实现高可用和水平扩展。

适用场景示例

• 缓存层：缓解数据库压力，例如存储用户会话、热点数据。
• 消息队列：利用List结构实现简单的生产者-消费者模型。
• 实时排行榜：通过ZSet实现游戏得分、商品销量等排序。
• 分布式锁：使用SETNX命令实现轻量级锁机制。

二、基础数据结构操作详解

1. 字符串（String）

核心命令：

• SET key value：设置键值对。
• GET key：获取键值。
• INCR/DECR key：原子增减数字。
• EXPIRE key seconds：设置过期时间。

代码示例：

# 设置用户访问次数
SET user:1001:visits 0
INCR user:1001:visits  # 返回1
EXPIRE user:1001:visits 3600  # 1小时后过期

2. 哈希（Hash）

适用场景：存储对象属性，如用户信息。
核心命令：

• HSET key field value：设置字段值。
• HGET key field：获取字段值。
• HGETALL key：获取所有字段。

代码示例：

# 存储用户信息
HSET user:1001 name "Alice" age 25 email "alice@example.com"
HGET user:1001 name  # 返回"Alice"

3. 列表（List）

适用场景：消息队列、最新消息推送。
核心命令：

• LPUSH key value [value...]：左侧插入。
• RPOP key：右侧弹出。
• LRANGE key start stop：获取范围元素。

代码示例：

# 消息队列生产者
LPUSH message_queue "task1" "task2"
# 消费者
RPOP message_queue  # 返回"task2"

4. 集合（Set）与有序集合（ZSet）

集合命令：

• SADD key member [member...]：添加成员。
• SMEMBERS key：获取所有成员。
• SINTER key1 key2：交集运算。

有序集合命令：

• ZADD key score member [score member...]：添加成员及分数。
• ZRANGE key start stop [WITHSCORES]：按分数排序获取。

代码示例：

# 商品标签去重
SADD product:1001 tags "electronics" "sale"
# 热门商品排行榜
ZADD hot_products 100 "productA" 200 "productB"
ZRANGE hot_products 0 -1 WITHSCORES  # 按分数升序

三、持久化与高可用配置

1. RDB 持久化

原理：定期生成数据快照到磁盘。
配置项：

# redis.conf 配置示例
save 900 1      # 900秒内至少1次修改触发快照
save 300 10     # 300秒内至少10次修改触发快照
dbfilename dump.rdb  # 快照文件名
dir /var/lib/redis  # 存储目录

优缺点：

• 优点：恢复速度快，适合备份。
• 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，重启后重放。
配置项：

appendonly yes  # 启用AOF
appendfilename "appendonly.aof"
appendfsync everysec  # 每秒同步一次（平衡性能与安全性）

优缺点：

• 优点：数据安全性高，支持部分恢复。
• 缺点：文件体积大，恢复速度慢。

3. 集群模式部署

步骤：

1. 配置节点：修改redis.conf中的cluster-enabled yes。
2. 启动节点：使用redis-server启动多个实例。
3. 集群组建：通过redis-cli --cluster create命令分配槽位。

代码示例：

# 启动3个节点的集群（端口7000-7002）
redis-server --port 7000 --cluster-enabled yes
redis-server --port 7001 --cluster-enabled yes
redis-server --port 7002 --cluster-enabled yes
# 组建集群（假设IP为127.0.0.1）
redis-cli --cluster create 127.0.0.1:7000 127.0.0.1:7001 127.0.0.1:7002 \
--cluster-replicas 1  # 每个主节点1个从节点

四、性能优化与监控

1. 内存管理

优化策略：

• 设置最大内存：maxmemory 2gb。
• 淘汰策略：maxmemory-policy allkeys-lru（优先淘汰最近最少使用数据）。
• 数据压缩：对大键值使用压缩算法（如Snappy）。

2. 慢查询分析

配置项：

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

查看慢查询：

redis-cli slowlog get  # 获取慢查询日志

3. 监控工具推荐

• Redis Insight：官方图形化监控工具。
• Prometheus + Grafana：通过redis_exporter采集指标。
• 命令行监控：

  redis-cli info  # 获取全面状态信息
  redis-cli info memory  # 内存使用详情

五、常见问题与解决方案

1. 大键值导致阻塞

现象：GET或SET大键值时Redis响应变慢。
解决方案：

• 拆分大键值为多个小键值。
• 使用压缩算法减少数据体积。

2. 集群节点故障

现象：部分命令返回MOVED或ASK错误。
解决方案：

• 检查节点日志定位故障原因。
• 使用redis-cli --cluster fix修复槽位分配。

3. 内存碎片化

现象：info memory中mem_fragmentation_ratio远大于1。
解决方案：

• 重启Redis实例（自动整理内存）。
• 配置activedefrag yes启用主动碎片整理。

六、总结与最佳实践

1. 合理选择数据结构：根据业务场景选择String、Hash或ZSet。
2. 持久化策略权衡：RDB适合备份，AOF适合数据安全要求高的场景。
3. 集群规模规划：预估数据量和QPS，合理分配主从节点。
4. 监控常态化：定期检查慢查询、内存使用和集群健康状态。

通过掌握以上内容，开发者可以高效利用Redis构建高性能、高可用的应用系统。