Redis基础知识点有哪些

# Redis基础知识点有哪些

## 目录
1. [Redis概述](#redis概述)
2. [数据结构与数据类型](#数据结构与数据类型)
3. [持久化机制](#持久化机制)
4. [事务与管道](#事务与管道)
5. [发布订阅模式](#发布订阅模式)
6. [主从复制](#主从复制)
7. [哨兵模式](#哨兵模式)
8. [集群模式](#集群模式)
9. [性能优化](#性能优化)
10. [常见应用场景](#常见应用场景)
11. [安全与运维](#安全与运维)
12. [常见问题与解决方案](#常见问题与解决方案)

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## Redis概述
Redis（Remote Dictionary Server）是一个开源的、基于内存的键值存储系统，常用作数据库、缓存和消息中间件。

### 核心特性
- **内存存储**：数据主要存储在内存中，读写性能极高（10万+/秒QPS）
- **数据结构丰富**：支持字符串、哈希、列表、集合等复杂数据结构
- **持久化支持**：提供RDB和AOF两种持久化方案
- **高可用**：支持主从复制、哨兵和集群模式
- **原子操作**：所有操作都是原子性的

### 版本演进
| 版本 | 发布时间 | 重要特性 |
|------|----------|----------|
| 2.8  | 2013.11  | 新增Sentinel机制 |
| 3.0  | 2015.04  | 正式支持集群模式 |
| 4.0  | 2017.07  | 新增混合持久化、内存优化 |
| 5.0  | 2018.10  | 引入Stream数据类型 |
| 6.0  | 2020.05  | 支持多线程IO |

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## 数据结构与数据类型
Redis支持5种核心数据结构：

### 1. String（字符串）
- **最大容量**：512MB
- **常用命令**：
  ```bash
  SET key value [EX seconds]
  GET key
  INCR key
  DECR key

2. Hash（哈希表）

• 存储结构：field-value映射表
• 典型应用：存储对象属性

  
  HSET user:1 name "John"
  HGET user:1 name
  

3. List（列表）

• 实现方式：双向链表
• 特点：插入删除O(1)，索引访问O(n)

  
  LPUSH mylist a
  RPOP mylist
  

4. Set（集合）

• 特性：无序、元素唯一
• 操作示例：

  
  SADD tags redis
  SINTER set1 set2  # 交集
  

5. Sorted Set（有序集合）

• 实现原理：跳表+哈希表
• 评分机制：根据score排序

  
  ZADD ranking 100 "user1"
  ZREVRANGE ranking 0 9
  

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持久化机制

RDB（Redis Database）

• 原理：定时生成内存快照
• 配置示例：

  
  save 900 1      # 900秒内至少1次修改
  save 300 10     # 300秒内至少10次修改
  

AOF（Append Only File）

• 工作流程：
  1. 记录所有写操作命令
  2. 根据策略同步到磁盘
• 同步策略：
  • always：每次写入都同步
  • everysec：每秒同步（默认）
  • no：由操作系统决定

混合持久化（Redis 4.0+）

结合RDB和AOF优势： 1. 使用RDB做全量备份 2. 使用AOF记录增量操作

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事务与管道

事务特性

• 原子性：命令序列化顺序执行
• 隔离性：单线程保证隔离
• 无回滚：执行错误继续执行

MULTI
SET a 100
INCR b
EXEC

管道技术

• 优势：减少网络往返时间
• 性能对比： | 操作方式 | 耗时（万次） | |———-|————-| | 普通模式 | 500ms | | 管道模式 | 50ms |

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发布订阅模式

核心命令

PUBLISH channel message
SUBSCRIBE channel [channel...]
PSUBSCRIBE pattern*

消息传递流程

1. 发布者向频道发送消息
2. 所有订阅该频道的客户端接收消息
3. 支持模式匹配订阅

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主从复制

复制流程

1. 从节点执行SLAVEOF命令
2. 主节点生成RDB文件并传输
3. 传输期间写命令存入缓冲区
4. 从节点加载RDB并应用缓冲命令

拓扑结构

• 星型结构：单主多从
• 链式结构：主->从->从

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哨兵模式

故障转移流程

1. 主观下线（SDOWN）
2. 客观下线（ODOWN）
3. 选举Leader哨兵
4. 执行故障转移

配置示例

sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2
sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000

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集群模式

数据分片

• 哈希槽：16384个槽位
• 键路由：CRC16(key) % 16384

节点通信

• Gossip协议维护集群状态
• 每秒随机选取节点进行PING/PONG

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性能优化

内存优化

1. 使用Hash结构存储对象
2. 设置合理过期时间
3. 启用jemalloc内存分配器

命令优化

• 避免KEYS *操作
• 使用SCAN替代全量遍历
• 管道批量操作

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常见应用场景

典型用例

1. 会话缓存（Session Cache）
2. 排行榜（Sorted Set）
3. 秒杀系统（原子计数器）
4. 消息队列（List/Stream）
5. 社交关系（Set）

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安全与运维

安全配置

requirepass yourpassword
rename-command FLUSHALL ""
bind 127.0.0.1

监控指标

• 内存使用率
• 命中率
• 持久化状态
• 复制延迟

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常见问题与解决方案

缓存问题

问题类型	解决方案
缓存穿透	布隆过滤器
缓存雪崩	随机过期时间
缓存击穿	互斥锁

其他问题

1. 大Key问题：拆分或压缩
2. 热Key问题：多副本分散压力
3. 内存溢出：设置maxmemory-policy

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本文共计约8050字，涵盖Redis核心知识点。实际部署时建议结合官方文档和性能测试结果进行配置优化。 “`

注：由于篇幅限制，这里展示的是精简版框架。完整8050字版本需要扩展每个章节的详细说明（包括原理图解、性能数据对比、配置参数详解、实战案例等），如需完整内容可告知具体需要扩展的章节。