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【中间件开发】Redis基础命令详解及概念介绍

news 来源：原创 2025/7/1 15:46:04

文章目录

  • 前言
  • 一、Redis相关命令详解及原理
    • 1.1 string、set、zset、list、hash
      • 1.1.1 string
      • 1.1.2 list
      • 1.1.3 hash
      • 1.1.4 set
      • 1.1.5 zset
    • 1.2 分布式锁的实现
    • 1.3 lua脚本解决ACID原子性
    • 1.4 Redis事务的ACID性质分析
  • 二、Redis协议与异步方式
    • 2.1 Redis协议解析
      • 2.1.1 redis pipeline
      • 2.1.2 Redis协议图
    • 2.2 特殊协议操作-订阅发布
    • 2.3 异步redis协议
      • 2.3.1 hiredis + libevent
  • 总结

前言

本文介绍了Redis相关命令以及Redis当中的一些概念（协议）。

一、Redis相关命令详解及原理

内存是稀缺资源，所以：

  1. 当数据量少时，存储效率高为主
  2. 当数据量多时，运行速度快为主

1.1 string、set、zset、list、hash

  1. string 是一个安全的二进制字符串（兼容’\0’作为分隔符，安全指按长度）；
  2. 双端队列 （链表） list ：有序（插入有序）；
  3. 散列表 hash：对顺序不关注，field 是唯一的；
  4. 无序集合 set：对顺序不关注，里面的值都是唯一的；
  5. 有序集合 zset ：对顺序是关注的，里面的值是唯一的；根据 member 来确定唯一；根据 score 来 确定有序；

1.1.1 string

set key_test 1000get key_test# 原子减一
decr key_test
decrby key_test decrement(一个数字)# 原子加一
incr key_test
incrby key_test increment# set Not exist，当key_test存在时，什么也不做，否则等同于set
setnx key_test value
del key_test----------
# 
setbit key_test offset value
# 第offset位设置为value
getbit key_test offset
# 统计字符串被设置为1的bit数
bitcount key_test
----------

image.png

image.png
image.png

应用

  1. 对象存储：set，get
  2. 累加器：incr
  3. 分布式锁：setnx
  4. 位运算：setbit，getbit，bitcount

1.1.2 list

双向链表，首尾操作时间复杂度O(1)；中间元素操作O(n)

  1. list.size < 48 不压缩
  2. 元素压缩前后长度差不超过8，不压缩

为什么压缩？如何压缩的？

# 从队列左侧入队
lpush key value ...
lpop key# 从队列右侧入队
rpush key value ...
rpop key # 尾索引
lrange key start end# 从存于 key 的列表里移除前 count 次出现的值为 value 的元素
lrem key count value# rpop的阻塞版本
brpop key timeout

image.png

应用

  1. 栈：lpush + lpop
  2. 队列：lpush + rpop
  3. 阻塞队列：lpush + brpop
  4. 异步消息队列
    1. 操作和队列一样，但是在不同系统间；生产者和消费者；
  5. 获取固定窗口记录
    1. ltrim key 0 4 保留最近5条记录

1.1.3 hash

散列表；C++ unordered_map

(节点数量 > 512 || 所有字符串长度 > 64) 采用dict
(节点数量 <= 512 || 所有字符串长度 < 64) 采用ziplist

hget key field
hgetallhset key field value
# 设置多个键值对
hmset key field1 value1 field2 value2 field3 value3 ... fieldn valuenhmget key field1 field2 ...hincrby key field increment
# 获取有多少个键值对
hlen keyhdel key field

image.png

应用

  1. 存储对象
  2. 购物车：商品列表用list，其中属性用hash

1.1.4 set

无序集合

(元素都为整数 && 节点数量 <= 512) 采用整数数组存储
(元素不全为整数 || 节点数量 > 512) 采用字典存储

# 添加一个或多个
sadd key member ...
# 计算集合元素个数
scard keysmembers key
# 返回成员member是否为key的成员
sismember key member
# 随机返回key集合中的一个或多个元素
srandmember key [count]
# 移除一个随机元素
spop key [count]
# 返回差集
sdiff key [key...]
# 返回交集
sinter key [key...]
# 返回并集
sunion key [key...]

image.png

应用

  1. 抽奖：srandmember
  2. 共同关注：sdiff ; sinter; sunion

1.1.5 zset

有序集合；实现排行榜；有序唯一


zadd key 
# 从key中删除member的键值对
zrem key member [member...]
# 返回有序集key中member的score值
zscore key member
# 成员member的score值加上增量
zincrby key increment member
# 返回个数
zcard key
# 返回排名
zrank key member
# 返回指定范围的元素
zrange key start stop
# 返回指定范围的元素（逆序）
zrevrange key start stop

image.png

应用

  1. 百度热榜
  2. 延时队列
  3. 分布式定时器
  4. 时间窗口限流

1.2 分布式锁的实现

释放锁操作：事务操作

锁：谁持有，谁释放

get dislock
-- 释放锁
local uuid = redis.call("get", KEYS[1])
if uuid == KEYS[2] thenredis.call("del", KEYS[1])
end

1.3 lua脚本解决ACID原子性

# 开启事务
multi# 提交事务
exec# 取消事务
discard# 检测key的变动
watch实际中是使用lua脚本
  • redis 中加载了一个 lua 虚拟机；用来执行 redis lua 脚本；
  • redis lua 脚本的执行是原子性的；
  • 当某个脚本正在执行的时候，不会有其他命令或者脚本被执行；
  • lua 脚本当中的命令会直接修改数据状态；
  • lua 脚本 mysql 存储区别：MySQL存储过程不具备事务性，所以也不具备原子性；

注意：如果项目中使用了 lua 脚本，不需要使用上面的事务命令
image.png

1.4 Redis事务的ACID性质分析

  • A 原子性；事务是一个不可分割的工作单位，事务中的操作要么全部成功，要么全部失败；redis 不支持回滚；即使事务队列中的某个命令在执行期间出现了错误，整个事务也会继续执行下去，直 到将事务队列中的所有命令都执行完毕为止。

  • C 一致性；事务的前后，所有的数据都保持一个一致的状态，不能违反数据的一致性检测；这里 的一致性是指预期的一致性而不是异常后的一致性；所以 redis 也不满足；这个争议很大：redis 能 确保事务执行前后的数据的完整约束；但是并不满足业务功能上的一致性；比如转账功能，一个扣 钱一个加钱；可能出现扣钱执行错误，加钱执行正确，那么最终还是会加钱成功；系统凭空多了 钱；

set zhang 1000
lpush zhang 1 3 4 #error
get mark

  • I 隔离性；各个事务之间互相影响的程度；redis 是单线程执行，天然具备隔离性；

  • D 持久性；redis 只有在 aof 持久化策略的时候，并且需要在 appendfsync=always 才具备持久性；实际项目中几乎不会使用 redis.conf 中 aof 持久化策略；

  • 面试时候回答：lua 脚本满足原子性和隔离性；一致性和持久性不满足；

get zhang ==>100set zhang 200

如果这两个命令没有作为一个整体，那么可以会有另一条连接set。这将导致数据不一致。

什么时候探讨事务？多条并发连接
什么时候探讨原子操作？多核

二、Redis协议与异步方式

2.1 Redis协议解析

2.1.1 redis pipeline

redis pipeline 是一个客户端提供的机制，而不是服务端提供的；

注意：pipeline 不具备事务性；

目的：节约网络传输时间；

通过一次发送多次请求命令，从而减少网络传输的时间。

image.png

2.1.2 Redis协议图

image.png

上图描述了如何界定数据包：

  1. 长度 + 二进制流
  2. 二进制流 + 特殊分割符

2.2 特殊协议操作-订阅发布

为了支持消息的多播机制，redis引入了发布订阅：发送者发送消息，订阅者接收消息。

# 订阅频道
subscribe `channel`
# 订阅模式频道
psubscribe `channel`
# 取消订阅频道
unsubscribe `channel`
# 发布具体频道或模式频道的内容
publish `channel` `message`
# 客户端接收具体频道内容
message `specificChannel` `message`
# 客户端接收模式频道内容
pmessage

应用：

  1. 发布订阅可以收到redis主动推送的内容
  2. 项目中支持发布订阅，需要另开一条连接

缺点：

  1. 生产者传递来一条消息，redis找到相应的消费者并传递过去，如果没有消费者，消息丢弃；
  2. 如果有两个消费者，此时其中一个消费者挂掉了，重连上来将不会接收到该消息；
  3. redis停机重启，发布订阅的消息不会持久化。

2.3 异步redis协议

同步连接方案采用阻塞IO来实现：
优点：代码书写是同步的，业务逻辑不割裂
缺点：阻塞当前线程，直到返回结果，通常需要多个线程来实现线程池来解决效率问题。

异步连接方案采用非阻塞IO来实现：
优点：不阻塞当前线程，redis没有返回，可以继续向redis发送命令
缺点：代码书写是异步的，业务逻辑割裂，可以通过协程解决（skynet，openresty）

2.3.1 hiredis + libevent

我们需要做的事情：
适配：

  1. 事件对象
  2. 事件操作函数

hiredis需要做：

  1. 协议解析
  2. 读写事件
  3. 缓冲区操作
  4. 协议加密等

适配事件对象和函数。

static int redisAttach(reactor_t *r, redisAsyncContext *ac) {redisContext *c = &(ac->c);redis_event_t *re;/* Nothing should be attached when something is already attached */if (ac->ev.data != NULL)return REDIS_ERR;/* Create container for ctx and r/w events */re = (redis_event_t*)hi_malloc(sizeof(*re));if (re == NULL)return REDIS_ERR;re->ctx = ac;re->e.fd = c->fd;re->e.r = r;// dont use event buffer, using hiredis's bufferre->e.in = NULL;re->e.out = NULL;re->mask = 0;ac->ev.addRead = redisAddRead;ac->ev.delRead = redisDelRead;ac->ev.addWrite = redisAddWrite;ac->ev.delWrite = redisDelWrite;ac->ev.cleanup = redisCleanup;ac->ev.data = re;return REDIS_OK;
}

总结

本文介绍了Redis的基本命令以及Redis协议中的部分内容。Redis是内存型数据库，围绕着内存的特性，Redis结合了lua脚本，分布式锁（最快的），异步连接等一系列特性。

参考链接：
https://github.com/0voice

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编程日记 2025/6/28 18:11:43

机器学习：全面学习路径指南

摘要&#xff1a; 本文精心规划了一条从入门到精通机器学习的学习路线&#xff0c;详细涵盖了基础理论构建、核心技术栈掌握、主流算法学习、实践项目锻炼以及前沿领域探索等多个关键阶段。通过逐步深入各个层面&#xff0c;介绍必备的数学知识、编程工具、经典与现代机器学习算…...

编程日记 2025/6/28 9:43:52

二叉树交换相关算法题|递归/非递归交换所有节点左右子树(C)

交换左右子树 设树B是一棵采用链式结构存储的二叉树&#xff0c;编写一个把树B中所有节点的左右子树进行交换的函数 算法思想 采用递归算法实现交换二叉树的左右子树&#xff0c;首先交换root节点左孩子的左右子树&#xff0c;然后交换root节点右孩子的左右子树&#xff0c;…...

编程日记 2025/7/1 11:49:39

什么是纯虚函数？什么是抽象类？纯虚函数和抽象类在面向对象编程中的意义是什么？

纯虚函数 纯虚函数是一个在基类中声明但不实现的虚函数。它的声明方式是在函数声明的末尾添加 0。这意味着这个函数没有提供具体的实现&#xff0c;任何继承这个基类的派生类都必须提供这个函数的实现&#xff0c;否则它们也会变成抽象类&#xff0c;无法实例化。 示例&#…...

编程日记 2025/6/28 20:05:41

高效利用资源：分布式有状态服务的高可靠性设计

在分布式系统设计中&#xff0c;实现有状态服务的高可靠性通常采用主备切换的方式。当主服务停止工作时&#xff0c;备服务接管任务&#xff0c;例如通过Keepalive实现VIP的切换以保证可用性。然而&#xff0c;这种方式存在资源浪费的问题&#xff0c;因为备服务始终处于空转状…...

编程日记 2025/6/30 8:08:06

网络安全中的 SOC 是什么？

当今世界&#xff0c;网络威胁日益增多&#xff0c;确保网络安全已成为各种规模企业的首要任务。网络安全讨论中经常出现的一个术语是 SOC&#xff0c;即安全运营中心的缩写。但网络安全中的 SOC 是什么呢&#xff1f; SOC在防御网络威胁、管理安全事件和全天候监控系统方面发…...

编程日记 2025/7/1 7:23:02

QtCreator UI界面 菜单栏无法输入中文

如下图红色所示的区域&#xff0c;直接输入是无法输入中文的&#xff1a; 解决方法&#xff1a;在右边的属性值里输入即可 也可以参考这位同学的解决方法&#xff1a;友情链接...

编程日记 2025/7/1 8:08:56

圆桌对话：AI数字笔迹，数字化时代的重要驱动力 | 2024 AI+数字笔迹创新应用发展论坛

12月6日&#xff0c;以“聚焦创新应用&#xff0c;AI引领赋能”为主题的2024 AI数字笔迹创新应用发展论坛在重庆两江新区举办。本届论坛由重庆市大数据应用发展管理局和重庆两江新区管理委员会联合指导&#xff0c;重庆亲笔签数字科技有限公司主办。 论坛现场一场题为“数字化…...

编程日记 2025/6/30 7:46:47

Tablesaw封装Plot.ly实现数据可视化

上文介绍tablesaw的数据处理功能&#xff0c;本文向你展示其数据可视化功能&#xff0c;并通过几个常用图表示例进行说明。 Plot.ly包装 可视化是数据分析的重要组成部分&#xff0c;无论你只是“查看”新数据集还是验证机器学习算法的结果。Tablesaw是一个开源、高性能的Java…...

编程日记 2025/6/28 18:07:16

在Linux（ubuntu22.04）搭建rust开发环境

1.安装rust 1.安装curl: sudo apt install curl 2.安装rust最新版 curl --proto ‘https’ --tlsv1.2 https://sh.rustup.rs -sSf | sh 安装完成后出现&#xff1a;Rust is installed now. Great! 重启当前shell即可 3.检验是否安装成功 rustc --version 结果出现&…...

编程日记 2025/6/28 18:07:04

Less和SCSS，哪个更好用？

前言 Less 和 SCSS 都是流行的 CSS 预处理器&#xff0c;它们的目的都是扩展 CSS 的功能&#xff0c;使样式表更具组织性、可维护性和可重用性。虽然它们有许多相似之处&#xff0c;但在语法、特性和工作方式上也存在一些差异。 Less Less 是一种动态样式表语言&#xff0c;…...

编程日记 2025/6/27 20:59:13

vuex作用及五大组成部分

Vuex 是 Vue.js 官方的状态管理工具&#xff0c;用于管理应用中的全局状态。它的作用主要是解决组件间的状态共享和数据同步问题&#xff0c;特别是在组件复杂嵌套或兄弟组件通信中提供清晰、结构化的解决方案。 Vuex 的作用 集中管理状态&#xff1a; 将组件的共享状态抽取出…...

编程日记 2025/6/30 7:08:56