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【Day 57】Linux-Redis

news 2025/9/16 6:45:00

一、Redis 简单介绍

作用：在现代应用架构中，Redis 扮演着至关重要的角色，其核心作用体现在作为高性能的缓存服务器，能够显著提升业务的访问速度。通过将频繁访问的数据存储在 Redis 中，应用程序可以避免频繁地访问数据库，从而减少响应时间，提高系统的吞吐量。

应用场景：缓存服务器，提升业务的访问速度

Redis 作为缓存服务器，适用于多种业务场景，例如电商网站的商品详情页、新闻网站的热门新闻列表、社交应用的用户信息等。在这些场景中，数据的访问频率高，通过 Redis 缓存可以有效减轻数据库的压力，提升用户体验。

应该缓存哪些数据？

静态数据：这类数据不经常发生变化，如网站的静态资源（图片路径、样式表、脚本等）、系统的配置信息等。将静态数据缓存到 Redis 中，可以减少对静态资源服务器的访问，提高加载速度。

热点数据：指在一定时间内被频繁访问的数据，例如电商平台的促销商品、热门游戏的排行榜数据等。缓存热点数据能够避免数据库因大量重复查询而产生的性能瓶颈。

具有过期时间的数据：对于一些临时有效的数据，如用户的登录令牌、验证码等，通过设置过期时间，Redis 可以自动对其进行清理，无需人工干预，保证数据的时效性。

核心关注点：缓存命中率

缓存命中率是衡量 Redis 缓存效果的关键指标，它指的是从缓存中成功获取数据的请求次数与总请求次数的比值。较高的缓存命中率意味着更多的请求可以通过缓存得到响应，从而更好地发挥 Redis 的作用。为了提高缓存命中率，需要合理地选择缓存的数据、设置合适的过期时间，并采用有效的缓存淘汰策略。

Redis 特性

基于内存存储数据：Redis 将数据存储在内存中，这使得它的读写速度非常快，能够达到毫秒级甚至微秒级的响应时间。

以 key-value 键值对的方式存储数据：这种简单的数据结构使得 Redis 的操作非常高效，同时也支持多种数据类型，如字符串、哈希、列表、集合、有序集合等，能够满足不同的业务需求。

支持数据持久化存储：Redis 提供了两种数据持久化方式，即 rdb 数据文件和 aof 日志。rdb 方式是在指定的时间间隔内将内存中的数据快照写入磁盘；aof 方式则是将每一个写操作都记录到日志文件中，当 Redis 重启时，可以通过重新执行这些命令来恢复数据。

支持多实例：可以在同一台服务器上运行多个 Redis 实例，每个实例都有自己独立的配置和数据，从而更好地利用服务器资源。

主从复制：通过主从复制，可以实现 Redis 数据的备份和读写分离。主节点负责处理写操作，从节点则复制主节点的数据，并负责处理读操作，提高系统的读性能。

分片集群：当数据量过大时，单个 Redis 实例可能无法满足需求，此时可以采用分片集群的方式，将数据分散存储到多个 Redis 节点上，提高系统的存储容量和处理能力。

哨兵集群：哨兵集群用于监控 Redis 主从节点的运行状态，当主节点出现故障时，能够自动将从节点升级为主节点，保证系统的高可用性。

二、Redis 安装部署

官网文档：Downloads | Redis

1、安装 gcc。Redis 是用 C 语言开发的，因此在编译安装 Redis 之前，需要先安装 gcc 编译器。
[root@localhost ~] yum install -y gcc2、准备 Redis 安装包并解压
wget http://download.redis.io/releases/redis-5.0.12.tar.gz # 假设通过wget下载，若已下载可跳过此步
[root@localhost ~] tar xf redis-5.0.12.tar.gz 
[root@localhost ~] cd redis-5.0.12/3、进入解压后的 Redis 目录，进行编译和安装redis。
[root@localhost redis-5.0.12] make 
[root@localhost redis-5.0.12] make PREFIX=/usr/local/redis50 install
# PREFIX：编译安装时的路径参数，指定 Redis 最终会被安装到什么目录下。
# install：将编译好的 Redis 可执行程序（如 redis-server、redis-cli 等）、配置文件模板等复制到 PREFIX 指定的目录中。4、配置环境变量。为了方便在任何目录下都能使用 Redis 的命令，需要将 Redis 的安装目录添加到系统的环境变量中。
[root@localhost ~] vim /etc/profile
export PATH=$PATH:/usr/local/redis50/bin
[root@localhost ~] source /etc/profile5、在安装目录下创建 conf 文件夹，并将 Redis 源码目录中的 redis.conf 配置文件复制到该文件夹中。        
[root@localhost ~] mkdir -p /usr/local/redis50/conf 
[root@localhost ~] cp redis-5.0.12/redis.conf /usr/local/redis50/conf/6、修改配置文件，设置 Redis 以守护进程的方式运行（Redis 会在后台运行）。
[root@localhost ~] vim /usr/local/redis50/conf/redis.conf
daemonize yes # 将该参数设置为yes，使Redis以守护进程方式运行7、通过指定配置文件启动服务
[root@localhost ~] redis-server /usr/local/redis50/conf/redis.conf 
# 73893:C 15 Sep 2025 09:58:25.748 # oO0OoO0OoO0Oo Redis is starting oO0OoO0OoO0Oo
# 73893:C 15 Sep 2025 09:58:25.748 # Redis version=5.0.12, bits=64, commit=00000000, modified=0, pid=73893, just started
# 73893:C 15 Sep 2025 09:58:25.748 # Configuration loaded
[root@localhost ~] netstat -tunlp | grep redis
# tcp        0      0 127.0.0.1:6379          0.0.0.0:*               LISTEN      73894/redis-server8、测试数据读写
[root@localhost ~] redis-cli 
127.0.0.1:6379> set name Sylvia
# OK
127.0.0.1:6379> get name
# "Sylvia"
127.0.0.1:6379> set url "http://www.jd.com" EX 10
# OK
127.0.0.1:6379> get url
# "http://www.jd.com"
127.0.0.1:6379> get url
# (nil)
127.0.0.1:6379> get name
# "Sylvia"
127.0.0.1:6379> exit9、关闭redis服务
[root@localhost ~] redis-cli shutdown

// 此外，还可以通过杀死 Redis 进程的方式关闭服务，但这种方式可能会导致数据丢失，不推荐使用。

三、Redis bin 目录解析

文件名	功能说明
redis-server	Redis 服务器程序，用于启动 Redis 服务的核心进程。
redis-cli	Redis 命令行客户端工具，用于连接 Redis 服务并执行命令（如数据读写、配置修改）使用方式：redis-cli（连接本地默认服务） redis-cli -h 主机IP -p 端口（连接远程服务）
redis-benchmark	Redis 性能测试工具，用于模拟多种请求场景（如 GET/SET 操作），测试 Redis 服务的吞吐量、响应时间等性能指标。示例：redis-benchmark -c 100 -n 100000（100 个并发客户端，执行 10 万次请求）。
redis-check-aof	AOF 日志文件检查和修复工具。当 AOF 文件（持久化日志）因异常损坏时，可通过此工具修复。使用方式：redis-check-aof --fix /path/to/appendonly.aof。
redis-check-rdb	RDB 快照文件检查和修复工具。当 RDB 文件（内存快照）损坏时，用于检查完整性并尝试修复。使用方式：redis-check-rdb /path/to/dump.rdb。
redis-sentinel	Redis 哨兵程序，用于监控 Redis 主从集群的状态。当主节点故障时，自动将从节点升级为新主节点，保证集群高可用。使用方式：redis-sentinel /path/to/sentinel.conf（指定哨兵配置文件启动）。

四、Redis 配置文件解析

Redis 的配置文件（通常为 redis.conf）是管理 Redis 服务行为的核心，包含了监听设置、持久化、安全、性能等多方面的配置。以下是对各配置项的详细解析：

（一）NETWORK

1.保护模式（protected-mode）

protected-mode yes
作用：限制未授权的外部连接，增强 Redis 安全性。
触发条件：当满足以下所有条件时，保护模式会拒绝外部连接：
- 未配置 bind 指令（即监听所有网络接口）；
- 未设置密码（requirepass 未配置）；
- 尝试从非本地（非 127.0.0.1）地址连接。
行为：
- yes（默认）：拒绝未授权的外部连接，仅允许本地连接或已授权连接（如配置密码后）。
- no：关闭保护模式，允许任意地址连接（即使未配置 bind 和密码，公网环境禁用）。
使用建议：生产环境保持 yes，如需外部访问，需配合 bind 限制 IP 并配置密码。

2.监听地址（ bind）

bind x.x.x.x // 默认为 127.0.0.1
作用：指定 Redis 服务监听的 IP 地址。默认为 127.0.0.1（仅本地可访问）。
若需允许远程连接，可修改为服务器的实际 IP（如 192.168.140.10），或设置为 0.0.0.0（监听所有网卡）。
注意：生产环境中不建议设置为 0.0.0.0，需配合密码和防火墙限制访问。
protected-mode yes # 默认值，限制未授权的外部连接，增强 Redis 安全性。

3. 监听端口（ port ）

port 6379 // 默认 6379
作用：指定 Redis 服务的端口号，默认 6379（取自 Redis 作者的名字谐音）。
port 0：禁用 TCP 监听（仅允许通过 Unix 套接字连接，需同时配置 unixsocket）。
说明：若需运行多个 Redis 实例，需修改端口号避免冲突（如 6380、6381）。

4. TCP 连接队列长度（ tcp-backlog）

tcp-backlog 511 // 默认511
作用：设置 Redis 接收客户端连接的队列长度，队列满后新连接会被拒绝。
关联系统参数：该值受系统内核参数限制，需同步修改以下参数确保生效：

# 编辑系统配置文件
vim /etc/sysctl.conf
# 系统级别的网卡接收队列长度（需 ≥ tcp-backlog）
net.core.somaxconn = 1000
# TCP 三次握手时的半连接队列长度
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 1000# 生效配置
sysctl -p

查看所有系统参数：sysctl -a（可用于验证配置是否生效）。

5.Unix socket

作用：通过 Unix 套接字（本地进程间通信方式）提供连接，比 TCP 更高效（无网络开销）。

# unixsocket /tmp/redis.sock //套接字文件路径
# unixsocketperm 700 //套接字文件权限

使用方式：客户端通过套接字连接

redis-cli -s /tmp/redis.sock  # 替代 -h 和 -p 参数

6.客户端空闲超时时间（ timeout）

timeout 30
作用：设置客户端连接的空闲超时时间（单位：秒）。若客户端超过该时间无操作，Redis 会主动关闭连接。
说明：默认值为 0（不超时），建议根据业务场景设置（如 30 秒），避免无效连接占用资源。

（二）GENERAL 部分

1. 守护进程模式

daemonize yes // 默认值为 no，建议生产环境设为 yes
作用：控制 Redis 是否以守护进程（后台进程）方式运行。
- yes：Redis 在后台运行，不占用当前终端，适合生产环境。
- no：Redis 在前台运行，终端关闭则服务停止，适合调试。
注意：设置为 yes 时，Redis 会自动生成 PID 文件（默认 /var/run/redis.pid，可通过 pidfile 自定义）

2. 进程监控模式

supervised no
作用：配置 Redis 与进程管理工具（如 upstart、systemd）的交互方式，用于监控 Redis 状态。
可选值：
- no：不与任何监控工具交互（默认）。
- upstart：向 upstart 发送 SIGSTOP 信号，配合 upstart 管理。
- systemd：向 systemd 写入 READY=1 信号（通过 $NOTIFY_SOCKET 环境变量）。
- auto：自动检测环境中的 upstart 或 systemd 并适配。
适用场景：仅在使用 systemd/upstart 作为服务管理器时需要修改（如 Linux 系统通过 systemctl 管理 Redis 服务）。

3 . PID 文件路径（ pidfile）

pidfile /var/run/redis_6379.pid
作用：指定 Redis 进程 ID（PID）的存储文件路径，便于管理进程（如停止、重启服务）。
说明：文件名通常包含端口号（如 redis_6379.pid），便于识别不同实例的进程。
注意：
- 若 daemonize yes 且未指定 pidfile，默认路径为 /var/run/redis.pid。
- Redis 启动时会尝试创建该文件，若失败（如权限不足），服务仍可正常运行，但无法通过 PID 文件管理进程。

4. 日志配置（loglevel 和 logfile）

配置格式：

loglevel warning  # 日志级别
logfile "/var/log/redis_6379.log"  # 日志文件路径

日志级别：
- debug：详细调试信息（开发环境用）。
- verbose：普通信息。
- notice：重要通知。
- warning：警告信息（生产环境推荐）。
- 说明：日志文件需确保 Redis 进程有写入权限，便于问题排查。
- 作用：设置日志输出的详细程度，控制日志信息量。
日志文件路径（logfile）
- 空字符串（默认）：日志输出到标准输出（前台运行时显示在终端，守护进程模式下输出到 /dev/null）。
- 自定义路径（如 logfile "/var/log/redis/redis_6379.log"）：日志写入指定文件，需确保 Redis 对目录有写入权限。
- 建议：生产环境设置为具体路径（如 /var/log/redis/ 下），便于日志收集和问题排查。

5. 系统日志配置

# syslog-enabled no
# syslog-ident redis
# syslog-facility local0

作用：配置 Redis 是否将日志发送到系统日志（如 /var/log/messages），默认禁用。
参数说明：
- syslog-enabled yes：启用系统日志。
- syslog-ident：指定日志标识（默认 redis），用于区分不同服务的日志。
- syslog-facility：指定日志设备（需为 USER 或 LOCAL0-LOCAL7）。
适用场景：需要集中管理日志（如通过 rsyslog 收集）时启用。

6. 数据库数量（databases）

databases 16
作用：设置 Redis 支持的数据库数量（编号 0-15），不同数据库可隔离数据（如按业务模块划分）。
使用方式：通过 SELECT <dbid> 命令切换数据库（如 SELECT 7 切换到第 8 个数据库）。
注意：数据库之间完全隔离，同一键名在不同数据库中视为不同键。
- 不同数据库可隔离不同业务的缓存数据（如数据库 0 存用户信息，数据库 7 存商品信息）。
- 默认使用数据库 0，可通过 SELECT <编号> 切换：

7. 启动 Logo（always-show-logo）

always-show-logo yes
作用：控制 Redis 启动时是否显示 ASCII 艺术 Logo（Redis 标志）。
说明：
- 默认仅在前台运行且输出到终端（TTY）时显示 Logo。
- 设置为 yes 时，无论运行模式如何，启动日志中都会显示 Logo。
实际影响：仅为视觉效果，不影响服务功能。

（三）SNAPSHOTTING和PERSISTENCE

Redis 支持两种持久化方式，用于将内存数据保存到磁盘，防止重启后数据丢失。

（1）RDB 方式（快照持久化）

配置格式：

# RDB 文件名
dbfilename dump_6379.rdb
# RDB 文件存储路径（需手动创建目录）
dir /usr/local/redis50/data

触发方式：

手动触发：通过 bgsave 命令（后台异步执行，不阻塞服务）：

redis-cli -h 192.168.140.10
192.168.140.10:6379> bgsave
Background saving started  # 开始后台保存

自动触发：通过 save 配置设置触发条件（save <秒数> <修改次数>）：

# 900 秒内有 1 次修改则触发
save 900 1
# 300 秒内有 10 次修改则触发
save 300 10
# 60 秒内有 10000 次修改则触发
save 60 10000

（2）AOF 方式（日志持久化）

配置格式：

# 开启 AOF（默认关闭）
appendonly yes
# AOF 文件名
appendfilename "appendonly_6379.aof"

原理：记录每一条写操作到日志文件，重启时通过重放日志恢复数据。
优势：比 RDB 更可靠，数据丢失风险低（可配置每秒或每操作同步一次）。

（四）SECURITY

requirepass foobared //默认注释（无密码）
作用：设置 Redis 访问密码，增强安全性。

使用方式：客户端连接后需通过 auth 命令认证：

redis-cli -h 192.168.140.10
192.168.140.10:6379> auth 123456  # 密码认证
OK  # 认证成功
192.168.140.10:6379> set a 10    # 认证后可执行操作
OK

（五）CLIENTS

maxclients 50000 //最大并发连接
作用：限制 Redis 最大客户端连接数，默认无限制（受系统文件描述符限制）。
说明：需根据服务器性能设置（如 50000），避免连接过多导致服务崩溃。

（六）MEMORY MANAGEMENT

（1）内存使用限制

# maxmemory <bytes>
作用：设置 Redis 可使用的最大内存（单位：字节）。当内存达到此限制时，Redis 会根据 maxmemory-policy 配置的策略淘汰旧键，或拒绝新的写操作。
使用场景：
- 作为 LRU/LFU 缓存时，限制内存使用以避免占用过多系统资源。
- 使用 noeviction 策略时，作为实例的硬性内存上限。
注意事项：
- 若节点有从节点（replica），Redis 会从已用内存中扣除用于同步的输出缓冲区大小，避免因网络问题导致的「淘汰循环」（不断淘汰键 → 从节点缓冲区充满 DEL 命令 → 进一步触发淘汰）。
- 建议为带从节点的主节点设置更低的 maxmemory，预留内存给从节点的输出缓冲区。

（2）内存淘汰策略

# maxmemory 700M // 最大可用内存（根据服务器内存设置，如 700M）
# maxmemory-policy noeviction //默认值

当内存达到 maxmemory 限制时，Redis 会根据以下策略选择淘汰键：

策略	说明
`volatile-lru`	从设置了过期时间的键中，淘汰「最近最少使用」（LRU）的键
`allkeys-lru`	从所有键中，淘汰「最近最少使用」（LRU）的键
`volatile-lfu`	从设置了过期时间的键中，淘汰「最近访问频率最低」（LFU）的键
`allkeys-lfu`	从所有键中，淘汰「最近访问频率最低」（LFU）的键
`volatile-random`	从设置了过期时间的键中，随机淘汰一个键
`allkeys-random`	从所有键中，随机淘汰一个键
`volatile-ttl`	从设置了过期时间的键中，淘汰「剩余过期时间最短」（TTL 最小）的键
`noeviction`	不淘汰任何键，对写操作返回错误（默认策略）

LRU（Least Recently Used）：基于「最近使用时间」，淘汰最长时间未被访问的键。
LFU（Least Frequently Used）：基于「访问频率」，淘汰一段时间内被访问次数最少的键。
两种算法均为近似实现（通过随机采样优化性能），而非精确计算。
推荐策略：
- 若主要缓存带过期时间的数据，用 volatile-lru 或 volatile-lfu。
- 若所有数据都可能被淘汰，用 allkeys-lru 或 allkeys-lfu。
写操作限制：当没有符合条件的键可淘汰时，Redis 会对以下写命令返回错误（读命令不受影响）：set、lpush、sadd、hset、zadd 等（完整列表见配置注释）。

3. 淘汰算法精度调优（maxmemory-samples）

# maxmemory-samples 5 # 默认值
作用：设置 LRU/LFU/TTL 算法的采样数量。Redis 会随机抽取指定数量的键，从中选择最符合淘汰条件的键。
权衡：
- 采样数越多（如 10），结果越接近真实的 LRU/LFU，但消耗更多 CPU。
- 采样数越少（如 3），性能更好，但精度较低。
默认值：5（平衡精度和性能的推荐值）。

4. 从节点内存策略（replica-ignore-maxmemory）

# replica-ignore-maxmemory yes # 默认值（Redis 5+）
作用：控制从节点是否忽略自身的 maxmemory 配置。
默认行为：
- 从节点默认不执行内存淘汰（忽略自身 maxmemory），仅通过主节点的淘汰操作同步（主节点淘汰键后，发送 DEL 命令给从节点）。
- 确保主从数据一致性，是推荐配置。
修改建议：
- 需监控从节点内存，避免因从节点内存不足导致 OOM（从节点内存可能因缓冲区或数据结构差异略大于主节点）。
- 仅当从节点可写，且写入操作是「幂等的」（重复执行结果一致）时，才可关闭此配置（no），允许从节点独立执行淘汰。

（七）REPLICATION（主从复制）

用于配置 Redis 主从复制（主库与从库的数据同步），核心配置包括：

replicaof <masterip> <masterport>：指定当前实例为从库，设置主库的 IP 和端口（Redis 5.0 前用 slaveof，5.0 后推荐 replicaof）。
masterauth <password>：如果主库有密码认证，从库连接主库时需要的密码。
replica-read-only yes：设置从库为只读模式（默认 yes，避免从库写入数据）。
repl-diskless-sync：是否使用无盘复制（默认 no，开启后从库通过网络直接接收主库数据，不写临时文件）。