从零开始系统学习 Go 编程

Appearance

Redis 概述 ​

什么是 Redis ​

Redis（Remote Dictionary Server）是一个开源的内存数据结构存储系统，由 Salvatore Sanfilippo 于 2009 年开发。它可以用作数据库、缓存、消息中间件和流处理引擎。

核心特性 ​

  • 内存存储：数据存储在内存中，读写性能极高
  • 数据结构丰富：支持 String、Hash、List、Set、ZSet、Stream 等
  • 持久化：支持 RDB 和 AOF 两种持久化方式
  • 高可用：支持主从复制、哨兵、集群模式
  • 功能强大：支持事务、Lua 脚本、Pub/Sub、Stream 等

应用场景 ​

1. 缓存 ​

最常见的使用场景，提升应用性能。

go
// 查询缓存
value, err := rdb.Get(ctx, "user:1001").Result()
if err == redis.Nil {
    // 缓存未命中，从数据库查询
    value = getUserFromDB(1001)
    // 写入缓存，设置过期时间
    rdb.Set(ctx, "user:1001", value, 30*time.Minute)
}

2. 会话存储 ​

存储用户会话信息，支持分布式环境。

session:token123 → {"user_id": 1001, "login_time": 1234567890}

3. 排行榜 ​

使用 ZSet 实现实时排行榜。

go
// 添加分数
rdb.ZAdd(ctx, "leaderboard", redis.Z{Score: 95.5, Member: "user1"})

// 获取排名
rdb.ZRevRange(ctx, "leaderboard", 0, 9, "WITHSCORES")

4. 消息队列 ​

使用 List 或 Stream 实现简单消息队列。

go
// 生产者
rdb.LPush(ctx, "task_queue", taskData)

// 消费者
result, _ := rdb.BRPop(ctx, 0, "task_queue").Result()

5. 分布式锁 ​

使用 SET NX EX 实现分布式锁。

go
// 获取锁
ok, _ := rdb.SetNX(ctx, "lock:resource", "owner", 10*time.Second).Result()
if ok {
    // 获取锁成功
    defer rdb.Del(ctx, "lock:resource")
}

6. 计数器 ​

使用 INCR 实现原子计数。

go
// 页面访问计数
rdb.Incr(ctx, "page:home:views")

// 用户点赞
rdb.Incr(ctx, "article:123:likes")

架构设计 ​

单机架构 ​

┌─────────────────┐
│   Application   │
└────────┬────────┘
         │
         ▼
┌─────────────────┐
│  Redis Server   │
│    (Memory)     │
└─────────────────┘

适用于：

  • 开发测试环境
  • 小规模应用
  • 单点缓存

主从复制架构 ​

┌─────────────────┐
│   Application   │
└────────┬────────┘
         │
    ┌────┴────┐
    ▼         ▼
┌────────┐ ┌────────┐
│ Master │ │ Slave  │
│ (RW)   │ │ (R)    │
└────────┘ └────────┘

适用于：

  • 读写分离
  • 数据备份
  • 高可用（需配合哨兵）

哨兵架构 ​

┌──────────┐  ┌──────────┐  ┌──────────┐
│ Sentinel │  │ Sentinel │  │ Sentinel │
└────┬─────┘  └────┬─────┘  └────┬─────┘
     │             │             │
     └─────────────┼─────────────┘
                   │ monitor
          ┌────────┴────────┐
          ▼                 ▼
    ┌──────────┐      ┌──────────┐
    │  Master  │──────▶│  Slave   │
    └──────────┘      └──────────┘

功能：

  • 监控：检查主从节点是否正常
  • 提醒：发现问题时发送通知
  • 自动故障转移：主节点故障时选举新主

集群架构 ​

┌──────────┐  ┌──────────┐  ┌──────────┐
│ Master 1 │  │ Master 2 │  │ Master 3 │
│ 0-5460   │  │ 5461-10922│ │ 10923-16383│
└────┬─────┘  └────┬─────┘  └────┬─────┘
     │             │             │
┌────┴────┐  ┌────┴────┐  ┌────┴────┐
│ Slave 1 │  │ Slave 2 │  │ Slave 3 │
└─────────┘  └─────────┘  └─────────┘

特点：

  • 数据分片：数据分布在多个节点
  • 水平扩展：支持 16384 个槽位
  • 高可用：每个主节点有从节点

Redis vs Memcached ​

特性RedisMemcached
数据类型丰富（String、Hash、List等）仅 String
持久化支持（RDB、AOF）不支持
集群原生支持需要客户端分片
线程模型单线程多线程
事务支持不支持
性能高（单线程避免锁）高（多线程）
内存管理更灵活更简单

Redis vs etcd ​

特性Redisetcd
定位内存数据结构存储分布式配置存储
一致性最终一致强一致（Raft）
数据模型KV + 数据结构KV + Revision
性能更高（内存）高（磁盘+缓存）
应用场景缓存、会话、队列配置中心、服务发现

性能特点 ​

  • QPS：单节点可达 10万+ QPS
  • 延迟：P99 < 1ms（内存访问）
  • 内存：建议单个实例内存 < 10GB
  • 网络：支持管道（Pipeline）批量操作

安装部署 ​

Docker 部署 ​

bash
# 基础部署
docker run -d --name redis \
  -p 6379:6379 \
  redis:7.2.4

# 带配置文件部署
docker run -d --name redis \
  -p 6379:6379 \
  -v /path/to/redis.conf:/usr/local/etc/redis/redis.conf \
  redis:7.2.4 \
  redis-server /usr/local/etc/redis/redis.conf

编译安装 ​

bash
# 下载源码
wget https://github.com/redis/redis/archive/refs/tags/7.2.4.tar.gz

# 编译
tar xzf 7.2.4.tar.gz
cd redis-7.2.4
make

# 启动
./src/redis-server

配置文件 ​

conf
# redis.conf

# 绑定地址
bind 0.0.0.0

# 端口
port 6379

# 密码
requirepass your_password

# 持久化
save 900 1
save 300 10
save 60 10000

# AOF
appendonly yes
appendfsync everysec

# 最大内存
maxmemory 2gb
maxmemory-policy allkeys-lru

基本命令 ​

连接 ​

bash
# 连接本地
redis-cli

# 连接指定主机和端口
redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379

# 带密码连接
redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 -a your_password

数据操作 ​

bash
# String
SET key value
GET key
DEL key

# Hash
HSET user:1001 name "Alice"
HGET user:1001 name

# List
LPUSH mylist value
RPOP mylist

# Set
SADD myset member
SMEMBERS myset

# ZSet
ZADD myzset 1 member
ZRANGE myzset 0 -1

服务器管理 ​

bash
# 查看信息
INFO

# 查看统计
STATS

# 监控命令
MONITOR

# 清空数据库
FLUSHDB
FLUSHALL

客户端库 ​

go-redis（推荐） ​

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

rdb := redis.NewClient(&redis.Options{
    Addr:     "localhost:6379",
    Password: "",
    DB:       0,
})

redigo ​

go
import "github.com/gomodule/redigo/redis"

c, _ := redis.Dial("tcp", "localhost:6379")
defer c.Close()

最佳实践 ​

  1. 键命名规范

    • 使用冒号分隔：user:1001:profile
    • 避免过长：键名会影响内存占用

  2. 内存优化

    • 使用 Hash 替代多个 String
    • 合理设置过期时间
    • 使用合适的数据结构

  3. 性能优化

    • 使用管道批量操作
    • 避免大 Key（> 10KB）
    • 使用连接池

  4. 安全配置

    • 设置密码
    • 禁用危险命令（FLUSHALL、CONFIG）
    • 使用防火墙限制访问

监控指标 ​

# 内存使用
used_memory
used_memory_peak

# 连接数
connected_clients

# 命令统计
total_commands_processed
instantaneous_ops_per_sec

# 持久化
rdb_last_save_time
aof_last_rewrite_time_sec

# 复制
connected_slaves

学习路径 ​

  1. 掌握基本数据类型和操作
  2. 理解持久化机制
  3. 学习主从复制和哨兵
  4. 掌握集群部署和运维
  5. 实战应用开发

在下一章中，我们将深入学习 Redis 的数据类型和操作。