7.10 Redis 教程

简介

Redis（Remote Dictionary Server）是开源的内存型键值数据库，常用作缓存、会话存储、计数与排行榜、轻量队列等。数据主要驻留在内存，读写延迟低；通过键过期、多种数据结构、可选持久化，在 Web 与微服务中与 MySQL 等关系库配合：热数据、短时状态放 Redis，强一致与复杂查询仍由关系库承担（参见 7.8 MySQL 数据库教程）。

本地或团队环境可用包管理器安装，也可用 Docker 快速拉起（参见 7.9 Docker 基础入门）。本章覆盖核心概念、redis-cli 与五种主要数据类型、过期与持久化入门、事务与管道、与 Go 连接、使用 Redis 做缓存（旁路缓存、失效与典型风险），以及应用实践（分布式锁、计数与限流、幂等、队列与排行榜等）与安全注意点。

核心概念

概念	说明
键值（Key-Value）	每个键对应一种数据类型的值；键为二进制安全字符串，业务上常用带前缀的命名，如 `user:1001:profile`。
内存存储	读写主要在内存完成；需结合 TTL、淘汰策略与持久化控制成本与可恢复性。
单线程执行命令	传统模型下命令在主线程串行执行，单条命令原子；多命令组合需用事务、Lua 或应用层协议保证语义。
逻辑库（database）	默认多库编号 `0`～`15`（可配置）；`SELECT` 切换。集群模式下常用单库 `0`，避免跨槽习惯。
redis-server / redis-cli	服务端守护进程与命令行客户端。

安装与运行

Docker（推荐与 7.9 一致）

bash

docker run -d \
  --name redis-dev \
  -p 6379:6379 \
  redis:7-alpine \
  redis-server --appendonly yes

带密码示例（勿在生产示例中沿用弱口令）：

bash

docker run -d \
  --name redis-dev \
  -p 6379:6379 \
  redis:7-alpine \
  redis-server --requirepass 'your_strong_password' --appendonly yes

默认端口 6379。

本机安装（点到为止）

macOS：brew install redis，brew services start redis。
Linux：发行版包 redis-server 或官方源。

自检

bash

redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 ping
# 若设置了密码：
redis-cli -a 'your_strong_password' ping

返回 PONG 即服务可用。-a 可能进入 shell 历史，生产更宜用 redis-cli 交互内 AUTH 或配置文件。

redis-cli 基础

连接

bash

redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379
# 进入后可执行：
AUTH your_strong_password

查看帮助与类型

text

HELP @string
TYPE mykey

遍历键：慎用 `KEYS`，优先 `SCAN`

KEYS pattern：阻塞式全表扫描，键多时影响线上延迟，生产禁用。
SCAN cursor [MATCH pattern] [COUNT hint]：迭代游标，在应用或脚本中分批遍历。

text

SCAN 0 MATCH user:* COUNT 100

数据类型与常用命令

String（字符串）

命令	说明
`SET key value`	设置值。
`GET key`	获取值。
`INCR key` / `DECR key`	原子自增、自减（值为整数时）。
`SET key value EX seconds`	设置并带过期秒数。
`EXPIRE key seconds` / `TTL key`	单独设置过期、查看剩余秒数。

示例：

text

SET page:home "<html>...</html>" EX 300
GET page:home
INCR api:visits
TTL page:home

Hash（哈希）

适合存对象的多个字段，避免大量独立键。

text

HSET user:1001 name Alice age 30
HGET user:1001 name
HGETALL user:1001

List（列表）

双端列表；可作 FIFO 队列雏形。

text

LPUSH jobs:pending job-a job-b
RPOP jobs:pending
LRANGE jobs:pending 0 -1

Set（集合）

无序、成员唯一。

text

SADD tags:post:1 go redis
SMEMBERS tags:post:1
SISMEMBER tags:post:1 go

Sorted Set（有序集合，ZSet）

带分数的成员排序，适合排行榜。

text

ZADD leaderboard 100 player:1 200 player:2
ZREVRANGE leaderboard 0 9 WITHSCORES
ZRANK leaderboard player:1

Stream（流，了解）

Redis 5 起提供 Stream，支持消费组、持久化消息流，语义接近日志型消息队列；入门阶段掌握 List 与专业 MQ 的差异即可，深入可查官方 Streams 文档。

Key 设计建议

使用业务前缀，避免键名冲突，如 cache:user:{id}、lock:order:{id}。
为缓存键设置 TTL，避免内存无限增长。
控制 单个 value 体积（大 Key 问题见下文）。

过期与内存管理

过期

EXPIRE key seconds、PEXPIRE、创建键时 SET … EX 均可设置生存时间。
TTL 返回剩余秒数；-1 表示未设置过期；-2 表示键不存在。
PERSIST key 去掉过期时间。

内存上限与淘汰策略

配置 maxmemory 后，内存打满时需 maxmemory-policy 决定如何腾出空间，例如：

策略（常见）	含义（简述）
`noeviction`	默认常见写法；写满时拒绝写入命令并返回错误。
`allkeys-lru`	从全体键中按 LRU 近似淘汰。
`volatile-lru`	仅带过期的键中淘汰。

具体取值以部署配置与 Redis 版本文档为准；缓存场景常与 allkeys-lru 或业务可接受的策略搭配。

持久化入门

方式	说明
RDB	在间隔点生成快照文件；恢复快，两次快照间宕机可能丢失中间写入。
AOF	追加写日志；可配置 `appendfsync`（如 `everysec`）在性能与丢失窗口间折中。

Docker 示例中 --appendonly yes 即开启 AOF。生产需结合备份策略与 RDB/AOF 重写参数调优，超出本章范围。

事务与管道

事务：`MULTI` / `EXEC` / `DISCARD`

text

MULTI
SET a 1
INCR b
EXEC

EXEC 前命令入队；EXEC 时依次执行，中间不会被其他客户端插入（保证队列批处理）。
与关系库事务不同：不支持对多数命令失败自动回滚；语法错误可能导致整批丢弃或部分执行，需查阅版本行为。
需要「判断再写」的原子逻辑，优先 Lua 脚本 或 单条命令（如 SET NX）。

Pipeline（管道）

客户端一次发送多条命令、一次读回结果，减少网络往返；不保证与 MULTI/EXEC 相同的原子边界，适合批量读写的性能优化。

与 Go 衔接

Go 生态中常用 go-redis（模块路径 github.com/redis/go-redis/v9）。最小连接示例：

package main

import (
    "context"
    "fmt"
    "time"

    "github.com/redis/go-redis/v9"
)

func main() {
    rdb := redis.NewClient(&redis.Options{
        Addr:     "127.0.0.1:6379",
        Password: "", // 与 redis-server 配置一致
        DB:       0,
    })
    defer rdb.Close()

    ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 2*time.Second)
    defer cancel()

    err := rdb.Set(ctx, "hello", "redis", time.Minute).Err()
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    val, err := rdb.Get(ctx, "hello").Result()
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    fmt.Println("hello =", val)
}

依赖安装：

bash

go get github.com/redis/go-redis/v9

连接地址、密码、库编号建议来自环境变量或配置中心，勿写死生产密钥。

应用实践举例

以下以 redis-cli 语义 为主说明模式；Go 中对应 SET 带 NX/EX、Eval 执行 Lua 等 API，可查 go-redis 文档。

1. 分布式锁（原子抢占）

获取锁：使用 SET lock:资源名唯一令牌 NX EX 过期秒。NX 表示不存在才设置，EX 防止客户端崩溃导致死锁。

text

SET lock:order:1001 token-uuid-abc NX EX 30
# 返回 OK 表示抢到；返回 (nil) 表示已被占用

释放锁：必须先校验「值是否为当前持有者」再删除，避免误删他人锁。应用侧常用 Lua 脚本 保证「比较 + 删除」原子：

lua

-- KEYS[1] 锁键, ARGV[1] 期望的 token
if redis.call("GET", KEYS[1]) == ARGV[1] then
  return redis.call("DEL", KEYS[1])
else
  return 0
end

边界：单机 Redis 上上述锁可防并发误用，但主从切换、时钟、业务过长持锁等仍可能引发边界问题；跨多节点的强一致锁需 Redlock 等方案并阅读官方争议与运维成本，本章不展开。

2. 原子计数与简单限流

计数：

text

INCR api:2026-04-17:user:1001
EXPIRE api:2026-04-17:user:1001 86400

固定窗口限流（示例思路）：键名带时间窗口，INCR 后若首次则 EXPIRE 窗口长度；超过阈值则拒绝请求。更精细的限流可结合 Sorted Set 时间戳或令牌桶在应用层实现。

3. 幂等 / 防重

对「请求 id」占位，处理前 SET idempotency:订单号:请求ID 1 NX EX 3600；若返回 (nil) 说明已处理过或正在处理，业务层直接返回上次结果或拒绝重复。

4. 简易任务队列

生产者 LPUSH，消费者 BRPOP（阻塞右端弹出），避免空轮询：

text

LPUSH jobs:pending "{\"type\":\"email\",\"to\":\"a@b.com\"}"
BRPOP jobs:pending 10

与 Kafka、RabbitMQ 等相比，无内置高可用投递语义与复杂路由，适合轻量、可丢或可补偿场景。

5. 排行榜 / 热搜

上文 Sorted Set 的 ZADD / ZREVRANGE 即可；分数可为销量、积分、时间戳等。注意控制成员数量与 大 Key 风险。

6. 缓存（Cache-Aside）

典型「读多写少」场景用 Redis 减轻 MySQL（7.8）压力时，多采用 旁路缓存 模式，流程与注意点见下文 「使用 Redis 做缓存」。

使用 Redis 做缓存

本节说明如何把 Redis 当作读缓存：与关系库的职责划分、推荐流程、键与 TTL 设计，以及缓存穿透 / 击穿 / 雪崩等常见问题的应对思路（概念级）。

与 MySQL 的分工

存储	适合
MySQL	权威数据、复杂查询、事务与持久化要求高的记录。
Redis	热点读、可容忍短暂不一致或可按 TTL 重建的视图、会话等。

缓存里的数据是派生副本；业务上应以 数据库成功写入 为最终一致目标，Redis 仅加速访问。

旁路缓存（Cache-Aside）流程

读路径

根据业务主键构造缓存键（如 cache:user:1001）。
GET：命中则直接返回。
未命中：查 MySQL，若无记录则视业务决定是否缓存「空值」（短 TTL）以防穿透（见下文）。
将序列化后的结果 SET key value EX ttl 写入 Redis，再返回给调用方。

写路径（更新 / 删除）

以 先成功写库 为前提，再处理缓存，常见两种做法：
- 删缓存：对对应键执行 DEL（或按前缀批量删，需谨慎设计键名）。下次读会回源重载，实现简单。
- 更新缓存：写库成功后 SET 新值；需保证与 DB 字段同源，避免应用层算错。
「先删缓存再写库」与「先写库再删缓存」在并发下各有极端窗口期的讨论，团队应统一规范并在必要时用版本号、延迟双删或只读从库等策略；入门阶段掌握「写库为准 + 显式失效或覆盖缓存」即可。

键与 TTL 设计

命名：带业务前缀与主键，如 cache:article:{id}、v1:cache:user:{id}，便于扫描与批量失效（仍优先 SCAN）。
TTL：根据业务可接受的最大陈旧时间设置；无 TTL 的缓存键在内存紧张时依赖全局 淘汰策略，行为不如主动过期可预测。
结构选型：整对象常用 String（JSON/MessagePack 序列化）；字段独立更新频繁可用 Hash 分字段缓存，减少整包重写。

缓存穿透、击穿、雪崩（概念）

现象	含义（简述）	常见应对
穿透	查询根本不存在的数据，缓存与库都无，请求每次都打穿到库。	对合法不存在的键缓存短 TTL 空值；或布隆过滤器在进库前拦截。
击穿	单个热点键过期瞬间，大量请求同时未命中，并发压库。	互斥锁（如单飞 `SET NX` 只允许一个回源）、逻辑过期（异步重建）、或热点键不设过短 TTL 并配合主动刷新。
雪崩	大量键同时过期或 Redis 宕机，请求洪峰打满数据库。	TTL 加随机抖动（如 `EXPIRE` 在基础秒数上 ± 随机范围）；高可用与限流降级；关键路径不唯依赖缓存。

与 go-redis 配合（读缓存伪流程）

逻辑上等价于：Get → 未命中则查库 → Set 带 Expiration；写库成功后对失效键 Del。注意 context 超时与错误处理，避免缓存层拖死主流程。

// 伪代码示意，非完整可运行示例
// val, err := rdb.Get(ctx, key).Result()
// if err == redis.Nil {
//     row := loadFromMySQL(id)
//     if row == nil { rdb.Set(ctx, key, "NULL", 30*time.Second); return nil, nil }
//     payload, _ := json.Marshal(row)
//     rdb.Set(ctx, key, payload, 5*time.Minute)
//     return row, nil
// }

生产代码中应处理序列化失败、MySQL 错误、缓存降级（Redis 不可用时直读库并限流）等。

安全与部署注意点

绑定地址：默认若只监听 127.0.0.1 则仅本机可连；监听 0.0.0.0 时需防火墙限制来源，禁止无认证暴露公网。
认证：requirepass（Redis 6 前常见）或 ACL（用户 + 权限粒度，Redis 6+）。
TLS：敏感环境可对传输加密，由运维与云厂商文档配置。
命令改名/禁用：可对危险命令如 FLUSHALL 做重命名或关闭，防止误操作与入侵。

最佳实践与常见误区

禁用 KEYS *，用 SCAN 迭代。
避免大 Key：单 value 过大阻塞持久化与主线程时间片，宜拆分或压缩。
热 Key：同一键 QPS 过高时考虑本地缓存、拆分或读写分离架构。
LRANGE key 0 -1 在列表极长时开销大，应分页。
缓存与 DB：明确 TTL 与淘汰策略；关键业务不唯一依赖 Redis 持久化 unless 已专项设计；穿透/击穿/雪崩在「使用 Redis 做缓存」一节有对照表，设计接口时顺带考虑。

小结

本章介绍了 Redis 的定位、Docker/本机运行与 redis-cli ping 自检、SCAN 与 KEYS 的差异，以及 String / Hash / List / Set / Sorted Set 常用命令、过期与淘汰、RDB/AOF、MULTI/EXEC 与 Pipeline、go-redis 最小连接、使用 Redis 做缓存（旁路缓存、键与 TTL、穿透/击穿/雪崩）、分布式锁、计数与限流、幂等、队列与排行榜，以及安全与最佳实践。可自行对照下列清单自检：

能启动 Redis 并用 redis-cli 完成 SET/GET、过期、INCR、一种集合类型 的基本操作。
理解 SCAN 替代 KEYS 的原因。
能描述 Cache-Aside 的读路径与写路径，并说出 穿透、击穿、雪崩 的含义与一条对应手段。
能说明 SET NX EX 抢锁与 Lua 释放 的目的；知道单机锁的适用边界。
知道 RDB 与 AOF 的取舍大意，以及 maxmemory-policy 的存在意义。
能在 Go 中用 go-redis 建立连接并完成一次 Set/Get。

参考资料

Redis 官方文档
Redis 命令参考
go-redis
Redis 持久化
Distributed locks with Redis（官方对锁模式的说明，含演进与注意点）

7.10 Redis 教程 ​

简介 ​

核心概念 ​

安装与运行 ​

Docker（推荐与 7.9 一致） ​

本机安装（点到为止） ​

自检 ​

redis-cli 基础 ​

连接 ​

查看帮助与类型 ​

遍历键：慎用 KEYS，优先 SCAN ​

数据类型与常用命令 ​

String（字符串） ​

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List（列表） ​

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Sorted Set（有序集合，ZSet） ​

Stream（流，了解） ​

Key 设计建议 ​

过期与内存管理 ​

过期 ​

内存上限与淘汰策略 ​

持久化入门 ​

事务与管道 ​

事务：MULTI / EXEC / DISCARD ​

Pipeline（管道） ​

与 Go 衔接 ​

应用实践举例 ​

1. 分布式锁（原子抢占） ​

2. 原子计数与简单限流 ​

3. 幂等 / 防重 ​

4. 简易任务队列 ​

5. 排行榜 / 热搜 ​

6. 缓存（Cache-Aside） ​

使用 Redis 做缓存 ​

与 MySQL 的分工 ​

旁路缓存（Cache-Aside）流程 ​

键与 TTL 设计 ​

缓存穿透、击穿、雪崩（概念） ​

与 go-redis 配合（读缓存伪流程） ​

安全与部署注意点 ​

最佳实践与常见误区 ​

小结 ​

参考资料 ​

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1. 分布式锁（原子抢占）

2. 原子计数与简单限流

3. 幂等 / 防重

4. 简易任务队列

5. 排行榜 / 热搜

6. 缓存（Cache-Aside）

使用 Redis 做缓存

与 MySQL 的分工

旁路缓存（Cache-Aside）流程

键与 TTL 设计

缓存穿透、击穿、雪崩（概念）

与 go-redis 配合（读缓存伪流程）

安全与部署注意点

最佳实践与常见误区

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