初识 Redis：从「是什么」到「怎么用」

一.背景引入

刚接触 Redis 的人，最常问的一句话是：redis到底能解决什么问题，为什么大家都用它。要理解这一点,我们应该先从它的历史聊起,2008 年，作者 Salvatore Sanfilippo 在开发一个叫 LLOOGG 的网站时，需要一个高性能的队列功能。他最开始用 MySQL 实现，但无论怎么优化 SQL，性能都提不上去，加上当时资金有限，于是干脆自己动手，写了一个专门给 LLOOGG 用的数据库就是 Redis 的前身。

它的使用范围有多广？从 Redis 官方公司的统计看，国外有 Twitter、Instagram、Stack Overflow、GitHub，国内按体量算，新浪微博可以说是全球最大的 Redis 使用者，阿里巴巴、腾讯、搜狐、优酷土豆、美团、小米、唯品会也都在用。甚至连 ELK 这类开源技术，都把 Redis 作为组件中重要的一环。所以到了今天，熟练使用和运维 Redis，基本成了开发运维人员的必备技能。

二.核心原理

Redis 本质是一个基于键值对（key-value）的  数据库。和很多键值对数据库不同的是，它里面的 "值" 不只是字符串，而是可以由 string、hash、list、set、zset、Bitmaps、HyperLogLog、GEO 等多种数据结构和算法组成。这个名字本身也有含义 ——REmote Dictionary Server（远程字典服务），字典式的组织方式决定了它的灵活。

Redis 之所以受到如此多公司的⻘睐靠的是一整套特性。官方归纳下来一共 8 个：速度快、基于键值对的数据结构服务器、功能丰富、简单稳定、客户端语言多、持久化、主从复制、支持高可用和分布式。

下面让我们分别从这8个方面入手

1.速度快

正常情况下，Redis执⾏命令的速度⾮常快，官⽅给出的数字是读写性能可以达到10万/秒，当 然这也取决于机器的性能，但这⾥先不讨论机器性能上的差异，只分析⼀下是什么造就了Redis如此 之快，可以⼤概归纳为以下四点：

1. Redis的所有数据都是存放在内存中的，下图是⾕歌公司2009年给出的各层级硬件执⾏速度，所 以把数据放在内存中是Redis速度快的最主要原因。

2.Redis是⽤C语⾔实现的，⼀般来说C语⾔实现的程序“距离”操作系统更近，执⾏速度相对会 更快。

3.Redis使⽤了单线程，预防了多线程可能产⽣的竞争问题。 Redis在6.0版本引⼊了多线程机制，但主要也是在处理⽹络和IO，不涉及到数据命令，即命令 的执⾏仍然采⽤了单线程模式。

4.作者对于Redis源代码可以说是精打细磨，曾经有⼈评价Redis是少有的集性能和优雅于⼀⾝的开 源代码。

2. 基于键值对的数据结构服务器

⼏乎所有的编程语⾔都提供了类似字典的功能，例如C++⾥的map、Java⾥的map、Python⾥ 的dict等，类似于这种组织数据的⽅式叫做基于键值对的⽅式，与很多键值对数据库不同的是， Redis 中的值不仅可以是字符串，⽽且还可以是具体的数据结构，这样不仅能便于在许多应⽤场景的开 发，同时也能提⾼开发效率。Redis的全程是REmoteDictionaryServer，它主要提供了5种数据结 构：字符串（string）、哈希（hash）、列表（list）、集合（set）、有序集合（orderedset/ zet），同时在字符串的基础之上演变出了位图（Bitmaps）和HyperLogLog两种神奇的”数据结 构“，并且随着LBS（LocationBasedService，基于位置服务）的不断发展，Redis3.2.版本种加⼊ 有关GEO（地理信息定位）的功能，总之在这些数据结构的帮助下，开发者可以开发出各种“有意 思”的应⽤。

3.功能丰富

键过期可以用来做缓存；发布订阅可以用来做消息系统；支持 Lua 脚本，可以用它创造新的命令；提供简单的事务，能一定程度保证事务特性；还提供 Pipeline，把一批命令一次性传给服务端，减少网络开销。

4.简单稳定

早期源码只有 2 万行左右，3.0 加了集群后约 5 万行，相比很多 NoSQL 数据库少得多，普通开发运维人员可以 "吃透"。而且它不依赖操作系统的类库（不像 Memcache 依赖 libevent），事件处理是自己实现的。稳定性也够，大规模使用中很少因为自身 BUG 宕掉。

5.客户端语言多

因为提供的是简单的 TCP 通信协议，几乎主流语言都有客户端，C、C++、Java、PHP、Python、NodeJS 等。

6.持久化

数据全放内存，天然就有断电、机器故障导致丢失的风险。Redis 提供 RDB 和 AOF 两种方式，把内存数据保存到硬盘，保证数据不因断电丢失。

下图为Redis内存到硬盘的持久化示意图:

7.主从复制

数据全放内存，天然就有断电、机器故障导致丢失的风险。Redis 提供 RDB 和 AOF 两种方式，把内存数据保存到硬盘，保证数据不因断电丢失。

下图为Redis主从复制架构示意图:

8. 高可用和分布式

从服务器 Slave Redis 提供了⾼可⽤实现的Redis哨兵，能够保证Redis结点的故障发现和故 障⾃动转移。也提供了Redis集群，是真正的分布式实现，提供了⾼可⽤、读写和 容量的扩展性

三.使用场景：Redis 能做什么，不能做什么

能做的典型场景有五类：

1.缓存：这是几乎所有大型网站的标配。合理用缓存既能加速访问，又能降低后端数据源压力。Redis 提供键过期时间设置，还能灵活控制最大内存和内存溢出后的淘汰策略。

2.排行榜系统：网站里按热度、按发布时间、按复杂维度计算的排行榜，用列表和有序集合这两种结构可以很方便地构建。

3.计数器应用：视频播放数、电商浏览数每次都要加 1，并发大了对关系型数据库是挑战，Redis 天然支持计数且性能很好。

4.社交网络：赞 / 踩、粉丝、共同好友 / 喜好、推送、下拉刷新这类功能，访问量大，关系型数据库不太适合，Redis 的数据结构实现起来相对容易。

5.消息队列系统：发布订阅加阻塞队列，虽然不如专业消息队列强大，但一般的消息队列功能基本能满足。

不能做的场景，要站在两个角度判断：

1.数据规模：Redis 数据在内存里，如果数据量非常大（比如每天几亿的用户行为数据），用它来存基本是 "无底洞"，经济成本很高。

2.数据冷热：热数据（频繁操作，比如视频基本信息）放 Redis 加速读写、减轻后端负载，是事半功倍；冷数据（比如用户观看记录）放进去就是对内存的浪费。

一句话：Redis 不是万金油，有它擅长的，也有它不擅长的。

四.版本选择：看第二位数字的奇偶

Redis 借鉴了 Linux 的版本命名规则：版本号第二位是奇数的为非稳定版本（如 2.7、2.9、3.1），偶数为稳定版本（如 2.6、2.8、3.0、3.2）。奇数版本其实是下一个稳定版本的开发版，比如 2.9 是 3.0 的开发版。所以生产环境一般选偶数版本，想尝新特性可以选最新的奇数版本。

章节里梳理了几个重要版本的核心演进，这里挑跟日常使用关系最密切的几条：

• Redis 2.6（2012）：服务端支持 Lua 脚本，键过期支持毫秒级，去掉虚拟内存相关功能。

• Redis 2.8（2013）：添加部分主从复制，降低网络问题导致频繁全量复制生成 RDB 的压力；Sentinel 第二版变为生产可用；config rewrite 可以把 config set 持久化到配置文件。

• Redis 3.0（2015）：推出官方分布式实现 Redis Cluster；优化 LRU 算法。

• Redis 3.2（2016）：加入 GEO 地理信息定位功能；新的 List 编码类型 quicklist。

• Redis 4.0（2017）：提供模块系统，第三方可以扩展功能；PSYNC 2.0 优化了主从切换必然全量复制的问题；新增 LFU 淘汰算法（注意和 LRU 的区别：LRU 基于访问时间，LFU 基于访问次数）；提供非阻塞删除，新增 unlink 命令把删除放到后台线程执行；提供 RDB-AOF 混合持久化。

• Redis 5.0（2018）：新增 stream 流数据类型；redis-cli 的集群管理器从 Ruby 移植到了 C 语言。

• Redis 6.0（2020）：多线程 IO（只处理网络读写和协议解析，命令执行仍单线程）；客户端缓存 client-side-caching；开始支持 RESP 3 协议；连接支持 SSL；增强 ACL 权限控制，可对不同 key 授予不同操作权限。

五.安装与启动

我们以ubuntu安装为例

使用apt安装

apt install redis -y

装完有几个关键文件和目录要记住：

• 程序相关：/usr/bin/redis-server 是服务端程序，redis-check-aof、redis-check-rdb、redis-sentinel 都是它的软链接，分别用来修复 AOF 文件、修复 RDB 文件、跑哨兵；redis-cli 是命令行客户端；redis-benchmark 做性能基准测试；redis-shutdown 是停止专用脚本。

• 配置文件：/etc/redis.conf 是服务器配置，/etc/redis-sentinel.conf 是哨兵配置。

• 持久化文件默认在 /var/lib/redis/，日志在 /var/log/redis/（默认按天分割，到期用 gzip 压缩）。

启动、停止、重启，在 Ubuntu 里通常用：

service redis-server start
service redis-server stop
service redis-server restart

如果配置了 systemd 托管，更建议用 systemd 的方式管理启停。

远程连接需要改配置：编辑 /etc/redis/redis.conf，把 bind 127.0.0.1 改成 bind 0.0.0.0，把 protected-mode yes 改成 protected-mode no。要注意配置里那行注释的提醒 —— 如果机器直接暴露在公网，绑到所有接口是有风险、会被全网访问的，需要结合安全策略使用。

客户端连接有两种方式：

• 交互式：redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 进入交互，之后直接敲命令。

• 命令式：redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 get key，一条命令直接拿结果。

两个小点：本地默认 6379 端口时 -h、-p 可以省略；redis-cli 也是后面学 Redis 的主力工具，很多章节都会用它演示。

Redis客户端与服务端的交互过程示意图:

六.本章重点回顾

1. Redis 的8个特性：速度快、基于键值对的数据结果服务器、功能丰富、简单稳定、客⼾端语⾔ 多、持久化、主从复制、⽀持⾼可⽤和分布式。

2. Redis 并不是万⾦油，有些场景不适合使⽤Redis进⾏开发。

3. 开发运维结合以及阅读源码是⽤好Redis的重要⽅法。

4. 安装启动Redis。

5. 根据需求选择稳定版本的Redis。 

本期博客到此结束,记得多总结,多回顾!!!