Redis 详细教程

Redis（Remote Dictionary Server）是一个开源的内存数据结构存储系统，常用作数据库、缓存和消息代理。以下是 Redis 的全面教程：

1. Redis 简介

主要特点

内存存储：数据主要存储在内存中，提供极高的读写性能
数据结构丰富：支持字符串、哈希、列表、集合、有序集合等
持久化：支持 RDB 和 AOF 两种持久化方式
高可用：支持主从复制和 Redis Sentinel
分布式：通过 Redis Cluster 实现分布式存储
原子操作：所有操作都是原子性的

适用场景

缓存系统
会话缓存
排行榜/计数器
消息队列
实时数据分析

2. Redis 安装

Linux 安装

# Ubuntu/Debian
sudo apt update
sudo apt install redis-server

# CentOS/RHEL
sudo yum install epel-release
sudo yum install redis

# 启动Redis
sudo systemctl start redis
sudo systemctl enable redis

Mac 安装

brew install redis
brew services start redis

Windows 安装

Windows 官方不支持 Redis，但可以使用：

Microsoft 维护的 Windows 版本：https://github.com/microsoftarchive/redis
使用 WSL (Windows Subsystem for Linux)

Docker 运行 Redis

docker run --name some-redis -d redis

3. Redis 命令行客户端

连接 Redis

redis-cli
# 带密码连接
redis-cli -a password
# 指定主机和端口
redis-cli -h host -p port

基本命令

PING        # 测试连接，返回 PONG
AUTH pwd    # 认证密码
SELECT n    # 选择数据库(0-15)
QUIT        # 退出连接
INFO        # 获取服务器信息
FLUSHDB     # 清空当前数据库
FLUSHALL    # 清空所有数据库

4. Redis 数据结构与操作

1. 字符串(String)

SET key value          # 设置键值
GET key               # 获取值
DEL key               # 删除键
EXISTS key            # 检查键是否存在
EXPIRE key seconds    # 设置过期时间(秒)
TTL key               # 查看剩余时间
INCR key              # 值递增1
DECR key              # 值递减1
INCRBY key increment  # 值增加指定数值
APPEND key value      # 追加值

2. 哈希(Hash)

HSET key field value     # 设置哈希字段值
HGET key field           # 获取哈希字段值
HGETALL key              # 获取所有字段和值
HDEL key field           # 删除哈希字段
HEXISTS key field        # 检查字段是否存在
HKEYS key                # 获取所有字段名
HVALS key                # 获取所有字段值
HLEN key                 # 获取字段数量

3. 列表(List)

LPUSH key value1 [value2]  # 从左侧插入
RPUSH key value1 [value2]  # 从右侧插入
LPOP key                   # 从左侧弹出
RPOP key                   # 从右侧弹出
LLEN key                   # 获取列表长度
LRANGE key start stop      # 获取列表范围
LINDEX key index           # 获取指定位置元素
LREM key count value       # 删除元素

4. 集合(Set)

SADD key member1 [member2]  # 添加元素
SMEMBERS key                # 获取所有元素
SISMEMBER key member        # 检查元素是否存在
SCARD key                   # 获取元素数量
SREM key member             # 删除元素
SINTER key1 key2            # 交集
SUNION key1 key2            # 并集
SDIFF key1 key2             # 差集

5. 有序集合(Sorted Set)

ZADD key score1 member1 [score2 member2]  # 添加元素
ZRANGE key start stop [WITHSCORES]        # 按索引范围获取
ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]     # 按索引倒序获取
ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES]    # 按分数范围获取
ZREM key member                           # 删除元素
ZCARD key                                 # 获取元素数量
ZCOUNT key min max                        # 统计分数范围内元素
ZRANK key member                          # 获取元素排名(升序)
ZREVRANK key member                       # 获取元素排名(降序)

5. Redis 高级功能

1. 发布/订阅

# 订阅频道
SUBSCRIBE channel1 channel2

# 发布消息(另开客户端)
PUBLISH channel1 "Hello Redis"

# 模式订阅
PSUBSCRIBE news.*

# 取消订阅
UNSUBSCRIBE channel1
PUNSUBSCRIBE news.*

2. 事务

MULTI       # 开始事务
SET key1 value1
SET key2 value2
EXEC        # 执行事务
DISCARD     # 取消事务

3. Lua 脚本

EVAL "return redis.call('GET', KEYS[1])" 1 mykey

4. 管道(Pipeline)

客户端技术，减少网络往返时间，示例(Python):

pipe = r.pipeline()
pipe.set('foo', 'bar')
pipe.get('foo')
result = pipe.execute()

6. Redis 持久化

1. RDB (Redis Database)

定时快照

配置(redis.conf):

conf

save 900 1      # 900秒内至少1个key变化
save 300 10     # 300秒内至少10个key变化
save 60 10000   # 60秒内至少10000个key变化
dbfilename dump.rdb
dir ./

2. AOF (Append Only File)

记录所有写操作

配置(redis.conf):

conf

appendonly yes
appendfilename "appendonly.aof"
appendfsync everysec  # 每秒同步
# appendfsync always  # 每次写都同步
# appendfsync no      # 不主动同步

7. Redis 高可用

1. 主从复制

# 从服务器配置(redis.conf)
replicaof 主服务器IP 主服务器端口
masterauth 主服务器密码

2. Redis Sentinel

监控主从服务器，自动故障转移

配置 sentinel.conf:

conf

sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2
sentinel auth-pass mymaster password
sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000
sentinel failover-timeout mymaster 60000

启动 Sentinel:

redis-server /path/to/sentinel.conf --sentinel

3. Redis Cluster

分布式解决方案，数据分片存储在多个节点

创建集群(至少3主3从):

redis-cli --cluster create 127.0.0.1:7000 127.0.0.1:7001 \
127.0.0.1:7002 127.0.0.1:7003 127.0.0.1:7004 127.0.0.1:7005 \
--cluster-replicas 1

8. Redis 安全

1. 认证密码

配置 redis.conf:

conf

requirepass yourpassword

2. 绑定IP

conf

bind 127.0.0.1

3. 禁用危险命令

conf

rename-command FLUSHALL ""
rename-command CONFIG ""

4. 防火墙设置

iptables -A INPUT -p tcp --dport 6379 -s trusted_ip -j ACCEPT
iptables -A INPUT -p tcp --dport 6379 -j DROP

9. Redis 性能优化

合理使用数据结构：根据场景选择最适合的数据结构
批量操作：使用管道或批量命令(MSET, HMSET等)
避免大键：单个键值不宜过大(建议小于1MB)
设置合理过期时间：避免内存无限增长
使用连接池：减少连接创建开销
持久化优化：
- RDB适合备份，AOF适合数据安全
- 根据业务需求选择适当的同步策略
内存优化：
- 使用redis-cli --bigkeys分析大键
- 使用MEMORY USAGE key查看键内存占用

10. 常用客户端

Python (redis-py)

import redis

r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)
r.set('foo', 'bar')
print(r.get('foo'))

Java (Jedis)

Jedis jedis = new Jedis("localhost");
jedis.set("foo", "bar");
System.out.println(jedis.get("foo"));
jedis.close();

Node.js (ioredis)

const Redis = require('ioredis');
const redis = new Redis();

redis.set('foo', 'bar');
redis.get('foo', (err, result) => {
  console.log(result);
});

11. Redis 监控与管理

1. 监控命令

INFO          # 查看服务器信息
INFO memory   # 内存信息
INFO stats    # 统计信息
INFO cpu      # CPU信息
CLIENT LIST   # 查看客户端连接
SLOWLOG GET   # 查看慢查询

2. 性能测试

redis-benchmark -h 127.0.0.1 -p 6379 -c 100 -n 100000

3. 数据迁移

# 导出
redis-cli --rdb dump.rdb

# 导入
redis-cli --pipe < dump.rdb

12. Redis 常见应用场景实现

1. 缓存实现

def get_data(key):
    data = redis.get(key)
    if not data:
        data = db.query(...)  # 从数据库获取
        redis.setex(key, 3600, data)  # 缓存1小时
    return data

2. 分布式锁

def acquire_lock(lock_name, acquire_timeout=10):
    identifier = str(uuid.uuid4())
    end = time.time() + acquire_timeout
    while time.time() < end:
        if redis.setnx(lock_name, identifier):
            redis.expire(lock_name, lock_timeout)
            return identifier
        elif not redis.ttl(lock_name):
            redis.expire(lock_name, lock_timeout)
        time.sleep(0.001)
    return False

def release_lock(lock_name, identifier):
    with redis.pipeline() as pipe:
        while True:
            try:
                pipe.watch(lock_name)
                if pipe.get(lock_name) == identifier:
                    pipe.multi()
                    pipe.delete(lock_name)
                    pipe.execute()
                    return True
                pipe.unwatch()
                break
            except redis.exceptions.WatchError:
                pass
    return False

3. 排行榜

# 添加分数
ZADD leaderboard 100 "player1" 200 "player2"

# 获取前10名
ZREVRANGE leaderboard 0 9 WITHSCORES

# 获取玩家排名
ZREVRANK leaderboard "player1"

4. 限流器

def rate_limiter(user_id, limit=10, period=60):
    key = f"rate_limit:{user_id}"
    current = redis.llen(key)
    if current >= limit:
        return False
    if not redis.exists(key):
        pipeline = redis.pipeline()
        pipeline.rpush(key, "1")
        pipeline.expire(key, period)
        pipeline.execute()
    else:
        redis.rpushx(key, "1")
    return True

Redis 是一个功能强大且灵活的工具，适用于各种高性能场景。通过合理使用其数据结构和特性，可以构建出高效可靠的系统。

Redis 详细教程

1. Redis 简介

主要特点

适用场景

2. Redis 安装

Linux 安装

Mac 安装

Windows 安装

Docker 运行 Redis

3. Redis 命令行客户端

连接 Redis

基本命令

4. Redis 数据结构与操作

1. 字符串(String)

2. 哈希(Hash)

3. 列表(List)

4. 集合(Set)

5. 有序集合(Sorted Set)

5. Redis 高级功能

1. 发布/订阅

2. 事务

3. Lua 脚本

4. 管道(Pipeline)

6. Redis 持久化

1. RDB (Redis Database)

2. AOF (Append Only File)

7. Redis 高可用

1. 主从复制

2. Redis Sentinel

3. Redis Cluster

8. Redis 安全

1. 认证密码

2. 绑定IP

3. 禁用危险命令

4. 防火墙设置

9. Redis 性能优化

10. 常用客户端

Python (redis-py)

Java (Jedis)

Node.js (ioredis)

11. Redis 监控与管理

1. 监控命令

2. 性能测试

3. 数据迁移

12. Redis 常见应用场景实现

1. 缓存实现

2. 分布式锁

3. 排行榜

4. 限流器

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