Redis 核心概念

# 客户端发送
*3\r\n$3\r\nSET\r\n$3\r\nkey\r\n$5\r\nvalue\r\n

# 解析：
# *3      → 数组，3个元素
# $3 SET  → 批量字符串，长度3，"SET"
# $3 key  → 批量字符串，长度3，"key"
# $5 value→ 批量字符串，长度5，"value"

# 服务端返回
+OK\r\n

# 客户端发送
*2\r\n$3\r\nGET\r\n$3\r\nkey\r\n

# 服务端返回（存在时）
$5\r\nvalue\r\n

# 服务端返回（不存在时）
$-1\r\n                    # Null Bulk String

# Pipeline 发送（一次网络往返）
*3\r\n$3\r\nSET\r\n$3\r\nk1\r\n$2\r\nv1\r\n
*3\r\n$3\r\nSET\r\n$3\r\nk2\r\n$2\r\nv2\r\n
*2\r\n$3\r\nGET\r\n$3\r\nk1\r\n

# 服务端按序返回三条响应
+OK\r\n
+OK\r\n
$2\r\nv1\r\n

# embstr 编码：≤44 字节，一次内存分配，CPU 缓存友好
# raw 编码：  >44 字节，两次内存分配

SET key "this_is_a_short_value_under_44_bytes"    # embstr
SET key "this_is_a_very_long_value_exceeding_44_bytes..."  # raw

KEYS *              # 匹配所有 key
KEYS user:*         # 匹配以 user: 开头的 key
KEYS *:email        # 匹配以 :email 结尾的 key
KEYS user:?         # ? 匹配单个字符
KEYS user:[ab]      # 匹配 user:a 或 user:b
KEYS user:[^ab]     # 不包含 a 或 b
KEYS user:[1-9]     # 匹配 user:1 到 user:9

SCAN cursor [MATCH pattern] [COUNT count] [TYPE type]

# 基本用法：默认 COUNT 为 10
SCAN 0

# 匹配模式 + 指定每次扫描量（建议 COUNT 100-1000）
SCAN 0 MATCH user:* COUNT 100

# 按类型过滤（6.0+）
SCAN 0 TYPE string
SCAN 0 MATCH *:cache TYPE hash

# 迭代直到游标归零
SCAN 0 MATCH session:* COUNT 500    # 返回 (new_cursor, [keys...])
SCAN 15 MATCH session:* COUNT 500   # 使用上次返回的新游标继续
SCAN 0 MATCH session:* COUNT 500    # 游标回到 0，遍历结束

DEL key [key ...]       # 同步删除，阻塞
UNLINK key [key ...]    # 异步删除，非阻塞（4.0+）

DEL user:1001           # 删除一个
DEL k1 k2 k3            # 批量删除，返回删除数量
UNLINK big_hash         # 大 key 推荐使用，后台异步回收内存

EXISTS key [key ...]    # 返回存在的 key 数量（3.0.3+ 支持多个）

EXISTS user:1001               # 返回 1（存在）或 0（不存在）
EXISTS user:1001 user:1002     # 返回 2（两个都存在），或 1（只有一个存在）

EXPIRE key seconds              # 秒级过期
PEXPIRE key milliseconds        # 毫秒级过期
EXPIREAT key unix_timestamp     # Unix 时间戳（秒）过期
PEXPIREAT key unix_timestamp_ms # Unix 时间戳（毫秒）过期（精确）

EXPIRE session:abc 3600           # 1 小时后过期
PEXPIRE session:abc 1800000       # 30 分钟后过期（毫秒）
EXPIREAT session:abc 1704067200   # 2024-01-01 00:00:00 UTC 过期

# 对已存在的 key 设置过期——会覆盖原有过期时间
EXPIRE user:1001 600

# 注意：SET 默认会移除过期时间！需要加 EX/PX 参数保留
SET user:1001 "data"              # 覆盖并清除过期时间！
SET user:1001 "data" EX 600       # 覆盖并设置新的过期时间

TTL key      # 返回剩余秒数
PTTL key     # 返回剩余毫秒数

SET temp "data"
EXPIRE temp 60
TTL temp        # 返回 ~60
PTTL temp       # 返回 ~60000

TTL not_exist   # 返回 -2
TTL permanent    # key 存在但无过期时间，返回 -1

PERSIST key     # 移除过期时间，变为永久有效

SET temp "data" EX 60
TTL temp        # 返回 ~60
PERSIST temp    # 返回 1（成功）
TTL temp        # 返回 -1（永久有效）

TYPE key

TYPE user:1001     # 返回 "string"
TYPE article:list  # 返回 "list"
TYPE user:tags     # 返回 "set"
TYPE rankings      # 返回 "zset"
TYPE user:profile  # 返回 "hash"
TYPE none_key      # 返回 "none"（key 不存在）

RENAME key newkey       # 重命名，如果 newkey 已存在会覆盖
RENAMENX key newkey     # 仅当 newkey 不存在时才重命名

RENAME user:1001 user:backup_1001      # 覆盖式重命名
RENAMENX temp:001 temp:002             # 如果 temp:002 存在则不执行，返回 0

MOVE key db

SELECT 0
SET temp "data"
MOVE temp 2            # 将 temp 从 db 0 移动到 db 2
EXISTS temp            # db 0 中返回 0（已移走）
SELECT 2
GET temp               # db 2 中返回 "data"

RANDOMKEY              # 随机返回当前数据库的一个 key

DBSIZE                 # 返回当前数据库的 key 数量

SELECT index           # 切换数据库，index: 0-15（默认 16 个库）

# 示例
SELECT 0               # 切换到 db 0
SELECT 1               # 切换到 db 1

INFO                    # 所有信息
INFO server             # 服务器基本信息
INFO clients            # 客户端连接信息
INFO memory             # 内存使用情况
INFO stats              # 统计信息（命令次数、命中率等）
INFO replication        # 主从复制信息
INFO cpu                # CPU 占用
INFO keyspace           # 各数据库 key 数量

# 示例输出片段
INFO memory
# used_memory:1048576          # 已使用内存（字节）
# used_memory_human:1.00M      # 可读格式
# used_memory_rss:2097152       # OS 分配内存（含碎片）
# mem_fragmentation_ratio:2.00  # 内存碎片率 = rss / used_memory

FLUSHDB              # 清空当前数据库的所有 key
FLUSHALL             # 清空所有数据库（db 0-15）的所有 key

# 异步清空（4.0+，不阻塞）
FLUSHDB ASYNC
FLUSHALL ASYNC

SAVE                  # 同步保存，阻塞 Redis 直到完成
BGSAVE                # 异步保存，fork 子进程后台执行（推荐）
LASTSAVE              # 查看上次成功保存的 Unix 时间戳

# 示例
BGSAVE
# Background saving started
INFO persistence      # 查看持久化状态

CLIENT LIST                     # 列出所有客户端连接
CLIENT KILL ip:port             # 断开指定客户端
CLIENT KILL ADDR 192.168.1.100:54321
CLIENT SETNAME my-app           # 设置当前连接名称
CLIENT GETNAME                  # 获取当前连接名称
CLIENT PAUSE timeout_ms         # 暂停所有客户端请求（维护用）

# CLIENT LIST 输出示例
# id=3 addr=127.0.0.1:54320 fd=8 name= age=10 idle=0 flags=N db=0 sub=0 ...

MONITOR

# 实时输出所有命令：
# 1698765432.123456 [0 127.0.0.1:54321] "SET" "key" "value"
# 1698765432.234567 [0 127.0.0.1:54322] "GET" "key"
# 1698765432.345678 [0 127.0.0.1:54321] "DEL" "key"

SHUTDOWN [NOSAVE|SAVE]    # 关闭服务器；默认先执行一次 SAVE
CONFIG GET parameter       # 读取配置项
CONFIG SET parameter value # 动态修改配置（不持久化到文件）
CONFIG REWRITE            # 将当前配置写回配置文件
PING                       # 测试连通性，返回 PONG
ECHO message               # 回显消息
TIME                       # 返回 Unix 时间戳 + 微秒
COMMAND                    # 获取命令详情列表
COMMAND COUNT              # 返回命令总数

// 伪代码
int expireIfNeeded(redisDb *db, robj *key) {
    if (!keyIsExpired(db, key)) return 0;
    // key 已过期，删除
    deleteKey(db, key);
    return 1;
}

# 默认操作 db 0
SET user:1001 "Alice"

# 切换到 db 1
SELECT 1
SET user:1001 "Bob"    # 与 db 0 中的 user:1001 相互独立

# 切回 db 0
SELECT 0
GET user:1001          # 返回 "Alice"

# 单机 / Sentinel 模式：可用多数据库
SELECT 1
SET user:login:1001 "token"

# Cluster 模式：不支持！
127.0.0.1:7000> SELECT 1
(error) ERR SELECT is not allowed in cluster mode

# 错误：生产环境执行 KEYS
KEYS *                    # 百万 key 阻塞数秒

# 正确：使用 SCAN 分批迭代
SCAN 0 MATCH user:* COUNT 100
SCAN 15 MATCH user:* COUNT 100   # 继续迭代

# 误操作：本该清空测试库，结果清了生产库
FLUSHALL                  # 不可逆！

# 防御措施 1：rename 为随机字符串
rename-command FLUSHDB as8d7f9a0sd87f
rename-command FLUSHALL a9sd8f70asd8f7

# 防御措施 2：直接禁用
rename-command FLUSHDB ""
rename-command FLUSHALL ""

# 如果必须清空，使用 ASYNC
FLUSHALL ASYNC            # 4.0+ 异步清空

# 错误：直接 DEL 大 key
DEL huge_list    # 列表有 500 万个元素，阻塞数秒

# 正确：使用 UNLINK 异步删除
UNLINK huge_list           # 主线程不阻塞，后台线程慢慢回收

# 或者分段删除（如果 Redis < 4.0）
# 使用 Lua 脚本分批删除，每次删一小部分

# 陷阱
EXPIRE user:1001 3600           # 设置 1 小时过期
SET user:1001 "new_data"        # 过期时间被清除！变为永久有效
TTL user:1001                   # 返回 -1（永久）

# 正确做法：SET 时显式设置过期
SET user:1001 "new_data" EX 3600
# 或者 6.0+：
SET user:1001 "new_data" KEEPTTL  # 保留原有过期时间

# MONITOR 会显著拖慢 Redis（约 50% 性能损耗）
# 只用于短时调试，确认问题后立即 Ctrl+C 退出

# 替代方案：查看慢日志
SLOWLOG GET 10            # 最近 10 条慢命令
SLOWLOG LEN               # 慢日志数量
SLOWLOG RESET             # 清空慢日志

# 设置大量 key 同一时间过期
for i in {1..100000}; do
    SET "cache:$i" "data_$i" EX 600
done

# 600 秒后，不会瞬间回收全部内存
# 惰性删除：等访问时才删
# 定期删除：每 100ms 随机抽 20 个，需要多轮才覆盖完
# 如果这些 key 不再被访问，定期删除也可能扫不全
# 表现：到期后一段时间内内存使用量没有明显下降

# 解决：给 TTL 加随机偏移
EXPIRE key $((600 + RANDOM % 300))  # 10~15 分钟随机分布

SELECT 0
DBSIZE      # 返回 100（db 0 有 100 个 key）

SELECT 1
DBSIZE      # 返回 50（db 1 有 50 个 key）

# 容易误以为 DBSIZE 返回的是所有数据库的总量
# 实际它只返回当前 SELECT 的数据库的 key 数量

# SCAN 是增量遍历，遍历过程中 key 可能增减
# 同一 key 可能被返回多次！
# 客户端需要去重处理

# 示例：去重逻辑
seen = set()
cursor = 0
while True:
    cursor, keys = redis.scan(cursor, match="user:*", count=100)
    for key in keys:
        if key not in seen:
            seen.add(key)
            process(key)
    if cursor == 0:
        break