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Redis数据库入门教程

backend 2025/7/25 20:54:48

Redis（Remote Dictionary Server）是一个开源的、基于内存的高性能键值存储系统，它可以用作数据库、缓存和消息中间件。本教程将带你从零开始全面学习Redis，涵盖基础概念、安装配置、数据结构、持久化机制以及与Python的交互等内容。

一、NoSQL与Redis简介

1.1 NoSQL概述

NoSQL（Not Only SQL）是一类非关系型数据库的总称，与传统的关系型数据库（如MySQL）相比，具有以下特点：

数据结构灵活：不遵循固定的表结构，支持键值对、文档、列存储、图等多种数据模型
高扩展性：通常设计为分布式架构，易于水平扩展
高性能：针对特定场景优化，读写速度远超传统数据库
高可用性：支持自动分区和复制

常见NoSQL数据库类型：

键值存储：Redis、Memcached
文档数据库：MongoDB、CouchDB
列存储数据库：HBase、Cassandra
图数据库：Neo4j

1.2 Redis简介

Redis是一个开源的高性能键值数据库，由Salvatore Sanfilippo开发，具有以下特点：

内存存储：数据主要存储在内存中，读写性能极高（读11万次/秒，写8.1万次/秒）
持久化支持：可以将内存数据保存到磁盘，重启后重新加载
丰富的数据类型：支持字符串、哈希、列表、集合、有序集合等
原子操作：所有操作都是原子性的，支持事务
发布订阅：支持消息的发布/订阅模式
主从复制：支持数据的主从同步

Redis典型应用场景：

缓存系统（减轻数据库压力）
计数器（如网站访问量）
消息队列系统
实时排行榜
社交网络（如粉丝关系）
会话缓存（替代Session存储）

二、Redis安装与配置

2.1 Linux系统安装Redis

方法一：使用包管理器安装（Ubuntu/Debian）

sudo apt-get update
sudo apt-get install redis-server

方法二：源码编译安装

# 下载Redis源码
wget http://download.redis.io/releases/redis-6.2.4.tar.gz# 解压
tar -zxvf redis-6.2.4.tar.gz# 编译安装
cd redis-6.2.4
make
sudo make install

2.2 Redis基本配置

Redis的配置文件通常位于/etc/redis/redis.conf，主要配置项包括：

# 绑定IP地址（如需远程访问可注释掉或设为0.0.0.0）
bind 127.0.0.1# 监听端口
port 6379# 是否以守护进程运行
daemonize yes# 数据文件名称
dbfilename dump.rdb# 数据文件存储路径
dir /var/lib/redis# 日志文件路径
logfile /var/log/redis/redis-server.log# 数据库数量
databases 16# 设置密码
requirepass yourpassword

2.3 Redis服务管理

# 启动Redis服务
sudo service redis start# 停止Redis服务
sudo service redis stop# 重启Redis服务
sudo service redis restart# 查看Redis状态
sudo service redis status# 使用配置文件启动
redis-server /path/to/redis.conf

2.4 Redis客户端连接

# 连接本地Redis
redis-cli# 连接远程Redis（带密码）
redis-cli -h host -p port -a password# 测试连接
127.0.0.1:6379> ping
PONG# 切换数据库（0-15）
127.0.0.1:6379> select 1
OK

三、Redis数据结构与操作

Redis支持五种主要数据结构：字符串(String)、哈希(Hash)、列表(List)、集合(Set)和有序集合(Sorted Set)。

3.1 字符串(String)

字符串是Redis最基本的数据类型，可以存储文本、数字或二进制数据（最大512MB）。

常用命令：

# 设置键值
SET key value# 获取键值
GET key# 设置键值及过期时间（秒）
SETEX key seconds value# 设置多个键值
MSET key1 value1 key2 value2# 获取多个键值
MGET key1 key2# 值追加
APPEND key value# 值递增
INCR key
INCRBY key increment# 值递减
DECR key
DECRBY key decrement# 获取字符串长度
STRLEN key

示例：

127.0.0.1:6379> SET name "Redis"
OK
127.0.0.1:6379> GET name
"Redis"
127.0.0.1:6379> SETEX session_id 3600 "abc123"
OK
127.0.0.1:6379> MSET age 30 city "New York"
OK
127.0.0.1:6379> MGET name age city
1) "Redis"
2) "30"
3) "New York"
127.0.0.1:6379> INCR age
(integer) 31

3.2 哈希(Hash)

哈希适合存储对象，可以将多个字段-值对存储在一个键中。

常用命令：

# 设置单个字段
HSET key field value# 设置多个字段
HMSET key field1 value1 field2 value2# 获取单个字段值
HGET key field# 获取多个字段值
HMGET key field1 field2# 获取所有字段和值
HGETALL key# 获取所有字段名
HKEYS key# 获取所有字段值
HVALS key# 删除字段
HDEL key field1 field2# 判断字段是否存在
HEXISTS key field# 获取字段数量
HLEN key

示例：

127.0.0.1:6379> HSET user:1000 name "John" age 30
(integer) 2
127.0.0.1:6379> HGET user:1000 name
"John"
127.0.0.1:6379> HGETALL user:1000
1) "name"
2) "John"
3) "age"
4) "30"
127.0.0.1:6379> HINCRBY user:1000 age 1
(integer) 31

3.3 列表(List)

列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序，可以在头部或尾部添加元素。

常用命令：

# 从左侧插入元素
LPUSH key value1 value2# 从右侧插入元素
RPUSH key value1 value2# 从左侧弹出元素
LPOP key# 从右侧弹出元素
RPOP key# 获取列表片段
LRANGE key start stop# 获取列表长度
LLEN key# 根据索引获取元素
LINDEX key index# 在指定元素前后插入新元素
LINSERT key BEFORE|AFTER pivot value# 根据值移除元素
LREM key count value# 设置指定索引处的元素值
LSET key index value# 保留指定范围内的元素
LTRIM key start stop

示例：

127.0.0.1:6379> LPUSH fruits "apple" "banana" "orange"
(integer) 3
127.0.0.1:6379> LRANGE fruits 0 -1
1) "orange"
2) "banana"
3) "apple"
127.0.0.1:6379> RPUSH fruits "pear"
(integer) 4
127.0.0.1:6379> LRANGE fruits 0 -1
1) "orange"
2) "banana"
3) "apple"
4) "pear"
127.0.0.1:6379> LPOP fruits
"orange"

3.4 集合(Set)

集合是无序的字符串集合，元素唯一不重复，支持交集、并集、差集等操作。

常用命令：

# 添加元素
SADD key member1 member2# 获取所有元素
SMEMBERS key# 判断元素是否存在
SISMEMBER key member# 获取集合元素数量
SCARD key# 移除元素
SREM key member1 member2# 随机弹出元素
SPOP key [count]# 随机获取元素
SRANDMEMBER key [count]# 集合运算
SINTER key1 key2      # 交集
SUNION key1 key2      # 并集
SDIFF key1 key2       # 差集

示例：

127.0.0.1:6379> SADD tags "redis" "database" "nosql"
(integer) 3
127.0.0.1:6379> SMEMBERS tags
1) "nosql"
2) "database"
3) "redis"
127.0.0.1:6379> SADD tags2 "redis" "programming"
(integer) 2
127.0.0.1:6379> SINTER tags tags2
1) "redis"

3.5 有序集合(Sorted Set)

有序集合类似于集合，但每个元素都关联一个分数(score)，用于排序。

常用命令：

# 添加元素
ZADD key score1 member1 score2 member2# 获取元素分数
ZSCORE key member# 获取元素排名（升序）
ZRANK key member# 获取元素排名（降序）
ZREVRANK key member# 获取指定范围的元素
ZRANGE key start stop [WITHSCORES]
ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]# 获取分数范围内的元素
ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES]# 获取集合元素数量
ZCARD key# 获取分数范围内的元素数量
ZCOUNT key min max# 移除元素
ZREM key member1 member2# 增加元素分数
ZINCRBY key increment member

示例：

127.0.0.1:6379> ZADD leaderboard 100 "Alice" 200 "Bob" 150 "Charlie"
(integer) 3
127.0.0.1:6379> ZRANGE leaderboard 0 -1 WITHSCORES
1) "Alice"
2) "100"
3) "Charlie"
4) "150"
5) "Bob"
6) "200"
127.0.0.1:6379> ZINCRBY leaderboard 50 "Alice"
"150"

四、Redis高级特性

4.1 键(Key)操作

# 查找键（支持通配符）
KEYS pattern# 判断键是否存在
EXISTS key# 查看键类型
TYPE key# 删除键
DEL key1 key2# 设置过期时间（秒）
EXPIRE key seconds# 设置过期时间（毫秒）
PEXPIRE key milliseconds# 设置过期时间（UNIX时间戳）
EXPIREAT key timestamp# 移除过期时间
PERSIST key# 查看剩余生存时间（秒）
TTL key# 查看剩余生存时间（毫秒）
PTTL key# 随机返回一个键
RANDOMKEY# 重命名键
RENAME key newkey# 仅当新键不存在时重命名
RENAMENX key newkey

示例：

127.0.0.1:6379> SET test "value" EX 60
OK
127.0.0.1:6379> TTL test
(integer) 58
127.0.0.1:6379> KEYS t*
1) "test"
127.0.0.1:6379> DEL test
(integer) 1

4.2 事务

Redis事务可以一次执行多个命令，具有以下特点：

批量操作按顺序执行
执行过程中不会被其他命令打断
不具备原子性（部分失败不会回滚）

基本命令：

# 开始事务
MULTI# 执行事务
EXEC# 取消事务
DISCARD# 监视键（乐观锁）
WATCH key# 取消所有键的监视
UNWATCH

示例：

127.0.0.1:6379> MULTI
OK
127.0.0.1:6379> SET name "Alice"
QUEUED
127.0.0.1:6379> INCR age
QUEUED
127.0.0.1:6379> EXEC
1) OK
2) (integer) 31

4.3 发布订阅

Redis发布订阅(pub/sub)实现了消息系统，发送者(publisher)发送消息到频道(channel)，订阅者(subscriber)接收消息。

基本命令：

# 订阅一个或多个频道
SUBSCRIBE channel1 channel2# 取消订阅
UNSUBSCRIBE [channel1 channel2]# 发布消息到频道
PUBLISH channel message# 按模式订阅
PSUBSCRIBE pattern*# 取消模式订阅
PUNSUBSCRIBE [pattern*]

示例：

# 终端1：订阅频道
127.0.0.1:6379> SUBSCRIBE news
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"
2) "news"
3) (integer) 1# 终端2：发布消息
127.0.0.1:6379> PUBLISH news "Hello Redis!"
(integer) 1# 终端1将收到：
1) "message"
2) "news"
3) "Hello Redis!"

4.4 数据持久化

Redis提供两种持久化方式：RDB和AOF。

RDB(Redis Database)

定时生成内存快照
性能高，文件紧凑
可能丢失最后一次快照后的数据

配置：

save 900 1       # 900秒内有1个更改则保存
save 300 10      # 300秒内有10个更改则保存
save 60 10000    # 60秒内有10000个更改则保存dbfilename dump.rdb
dir /var/lib/redis

AOF(Append Only File)

记录所有写操作命令
数据安全性更高
文件体积较大

配置：

appendonly yes
appendfilename "appendonly.aof"
appendfsync everysec  # 每秒同步
# appendfsync always  # 每次写操作同步
# appendfsync no      # 由操作系统决定同步时机

比较：

特性	RDB	AOF
持久化方式	定时快照	记录写操作命令
数据安全	可能丢失数据	最多丢失1秒数据
恢复速度	快	慢
文件体积	小	大
性能影响	保存时影响性能	持续写入影响较小

4.5 主从复制

Redis支持主从复制，主节点(master)负责写操作，从节点(slave)负责读操作。

配置主从复制：

主节点配置：
```
bind 192.168.1.100
port 6379
```

从节点配置：

bind 192.168.1.101
port 6379
slaveof 192.168.1.100 6379

验证主从状态：

redis-cli info replication

输出示例：

# 主节点
role:master
connected_slaves:1
slave0:ip=192.168.1.101,port=6379,state=online,offset=1099,lag=1# 从节点
role:slave
master_host:192.168.1.100
master_port:6379
master_link_status:up

五、Redis与Python交互

5.1 安装Redis Python客户端

pip install redis

5.2 基本操作示例

import redis# 创建连接
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0, password='yourpassword')# 字符串操作
r.set('name', 'Alice')
print(r.get('name'))  # 输出: b'Alice'# 哈希操作
r.hset('user:1000', 'name', 'Bob')
r.hset('user:1000', 'age', 25)
print(r.hgetall('user:1000'))  # 输出: {b'name': b'Bob', b'age': b'25'}# 列表操作
r.lpush('tasks', 'task1', 'task2')
print(r.lrange('tasks', 0, -1))  # 输出: [b'task2', b'task1']# 集合操作
r.sadd('tags', 'python', 'redis', 'database')
print(r.smembers('tags'))  # 输出: {b'python', b'redis', b'database'}# 有序集合操作
r.zadd('leaderboard', {'Alice': 100, 'Bob': 200, 'Charlie': 150})
print(r.zrange('leaderboard', 0, -1, withscores=True))  
# 输出: [(b'Alice', 100.0), (b'Charlie', 150.0), (b'Bob', 200.0)]

5.3 使用连接池

import redis# 创建连接池
pool = redis.ConnectionPool(host='localhost', port=6379, db=0, password='yourpassword',max_connections=10
)# 从连接池获取连接
r = redis.Redis(connection_pool=pool)# 使用连接...
r.set('foo', 'bar')
print(r.get('foo'))

5.4 发布订阅示例

发布者：

import redisr = redis.Redis()
r.publish('channel', 'Hello Redis!')

订阅者：

import redisr = redis.Redis()
pubsub = r.pubsub()
pubsub.subscribe('channel')for message in pubsub.listen():if message['type'] == 'message':print(f"Received: {message['data']}")

六、Redis最佳实践

6.1 性能优化

合理使用数据结构：根据场景选择最合适的数据结构
批量操作：使用MSET、HMGET等批量命令减少网络开销

管道(Pipeline)：将多个命令一次性发送

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

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

6.2 安全配置

设置密码：requirepass yourpassword

禁用危险命令：

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

绑定IP：仅允许可信IP访问
使用非默认端口：避免使用6379默认端口
限制内存：maxmemory 2gb + maxmemory-policy allkeys-lru

6.3 监控与维护

监控命令：

redis-cli info         # 查看服务器信息
redis-cli info memory  # 查看内存使用情况
redis-cli info stats   # 查看统计信息

备份策略：
- 定期备份RDB文件
- 考虑AOF与RDB结合使用
内存优化：
- 使用OBJECT ENCODING key查看编码方式
- 对小整数使用共享对象
- 对短字符串使用embstr编码

七、Redis常见问题解答

7.1 Redis为什么这么快？

内存存储：数据主要存储在内存中
单线程模型：避免多线程上下文切换和竞争条件
IO多路复用：使用epoll/kqueue等高效IO模型
高效数据结构：专门设计的数据结构和编码方式

7.2 Redis适合哪些场景？

缓存系统
会话存储
排行榜/计数器
消息队列
实时系统
社交网络关系

7.3 Redis不适合哪些场景？

数据量超过内存大小
需要复杂SQL查询
需要完整ACID事务
需要持久化存储大数据集

7.4 如何选择Redis持久化方式？

RDB：适合备份、灾难恢复、快速重启
AOF：适合数据安全性要求高的场景
RDB+AOF：生产环境推荐组合

八、学习资源推荐

官方文档：Docs
Redis中文网：http://www.redis.cn/
《Redis设计与实现》：深入理解Redis内部机制
《Redis实战》：实用案例和最佳实践
Redis University：免费在线课程

通过本教程，你应该对Redis有了全面的了解。Redis功能强大但学习曲线平缓，建议结合实际项目多加练习，逐步掌握其高级特性和优化技巧。

查看全文

http://www.xdnf.cn/news/16194.html

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一、NoSQL与Redis简介

1.1 NoSQL概述

1.2 Redis简介

二、Redis安装与配置

2.1 Linux系统安装Redis

方法一：使用包管理器安装（Ubuntu/Debian）

方法二：源码编译安装

2.2 Redis基本配置

2.3 Redis服务管理

2.4 Redis客户端连接

三、Redis数据结构与操作

3.1 字符串(String)

3.2 哈希(Hash)

3.3 列表(List)

3.4 集合(Set)

3.5 有序集合(Sorted Set)

四、Redis高级特性

4.1 键(Key)操作

4.2 事务

4.3 发布订阅

4.4 数据持久化

RDB(Redis Database)

AOF(Append Only File)

4.5 主从复制

五、Redis与Python交互

5.1 安装Redis Python客户端

5.2 基本操作示例

5.3 使用连接池

5.4 发布订阅示例

六、Redis最佳实践

6.1 性能优化

6.2 安全配置

6.3 监控与维护

七、Redis常见问题解答

7.1 Redis为什么这么快？

7.2 Redis适合哪些场景？

7.3 Redis不适合哪些场景？

7.4 如何选择Redis持久化方式？

八、学习资源推荐

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