Redis全面学习指南

要全面掌握 Redis，需要系统化学习以下核心知识体系，涵盖基础到高级的各个方面，并理解其内部原理和实际应用场景：

一、Redis 核心特性与基础

1. 基本概念与架构

   • 定义：内存数据库，支持键值存储、缓存、消息队列等，以高性能著称
   • 单线程模型：基于事件驱动（I/O 多路复用），避免上下文切换，保障原子性操作
   • 核心优势：微秒级响应、丰富数据结构（5种基础+扩展类型）、持久化与高可用设计

2. 数据结构与使用场景

   • 基础类型：String（缓存/计数器）、Hash（对象存储）、List（队列）、Set（去重/交集）、Sorted Set（排行榜）
   • 特殊类型：BitMap（二值统计）、HyperLogLog（基数统计）、GEO（地理位置）、Stream（消息流）
   • 底层实现：SDS（动态字符串）、压缩列表、跳跃表、字典等，影响内存与性能优化

二、持久化与数据可靠性

1. RDB（快照）

   • 定时生成数据快照，文件小、恢复快，但可能丢失部分数据
   • 配置示例：save 900 1 表示900秒内1次修改触发

2. AOF（日志追加）

   • 记录写操作命令，数据完整性高，支持fsync策略（everysec 平衡性能与安全）
   • 重写机制：压缩日志文件，避免体积过大

3. 混合持久化

   • Redis 4.0+ 支持，结合RDB快照和增量AOF日志，兼顾恢复速度与数据安全

三、高可用与集群架构

1. 主从复制

   • 读写分离，主节点同步数据到从节点，适用于中小规模系统
   • 全量复制（RDB传输）与增量复制（命令传播）机制

2. 哨兵模式（Sentinel）

   • 监控主从节点，自动故障转移（ODOWN判定），提供高可用
   • 缺点：未解决水平扩展问题，需手动扩缩容

3. Cluster 分片集群

   • 数据分片（16384槽位），节点间通过Gossip协议通信，支持动态扩缩容
   • 槽位定位算法：CRC16(key) % 16384，支持跨节点重定向
   • 选举机制：故障节点由从节点接替，需半数以上主节点ACK

四、性能优化与生产实践

1. 常见性能问题

   • 缓存异常：穿透（布隆过滤器+空值缓存）、雪崩（随机过期）、击穿（互斥锁/逻辑过期）
   • 大Key处理：拆分、压缩存储（ziplist）、异步删除
   • 热Key优化：本地缓存、多副本分散压力

2. 调优策略

   • 内存管理：控制maxmemory，淘汰策略（LRU/LFU/TTL）
   • 网络优化：Pipeline批量操作、连接池配置（QPS/RT计算）
   • 持久化配置：根据业务选择RDB/AOF混合，避免主节点频繁写盘

3. 分布式功能

   • 分布式锁：基于SETNX+超时，Redisson实现（看门狗机制）
   • 消息队列：List/PubSub/Stream实现异步处理

五、进阶原理与源码

1. 事件驱动模型

   • 基于aeEventLoop的事件循环，处理文件/时间事件

2. 内存管理

   • Jemalloc内存分配器，减少碎片化；惰性删除与异步线程释放

3. 源码结构

   • 核心模块：src/包含事件处理、数据存储、命令解析等
   • 关键数据结构：如dict（哈希表）、robj（对象封装）

六、生态工具与版本演进

1. 工具链

   • 客户端：Jedis/Redisson（Java）、Lettuce（异步）。
   • 管理工具：Redis Desktop Manager、RedisInsight
   • 运维工具：redis-cli、redis-benchmark、监控命令（INFO/MONITOR）

2. 版本特性

   • Redis 6.0：多线程I/O、ACL权限控制。
   • Redis 7.0：Function API、Sharded PubSub
   • 升级建议：关注社区版本生命周期（如Redis 2.8/4.0已停止维护）

七、与其他数据库对比

• Redis vs MySQL
  • Redis：内存优先，适用高并发缓存/实时统计；MySQL：事务/复杂查询
  • 结合使用：Redis作缓存层，MySQL作持久化存储

八、学习路径与资源

1. 学习资料

   • 官方文档、书籍（《Redis设计与实现》《Redis深度历险》）
   • 实战项目：黑马点评（缓存/秒杀）、苍穹外卖（分布式锁）

2. 源码学习

   • 重点模块：数据结构实现（sds.c/dict.c）、事件循环（ae.c）

3. 面试重点

   • 高频考点：持久化、集群、分布式锁、缓存问题解决方案

通过系统学习以上内容，可全面掌握 Redis 的核心技术与实际应用，应对开发、运维及面试中的各类问题。具体细节可结合官方文档及源码深入探索。

后面我也会按这个路线分享关于redis的学习笔记，点点关注，一起进步。