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Redis 安装配置和性能优化

article 2025/6/6 17:08:48

简介

一、Redis 基础概念与优势

1.1 关系型与非关系型数据库对比

1.2 Redis 核心特性

二、Redis 部署

2.1 环境准备与源码安装

2.2 服务脚本配置与启动

三、Redis 配置参数

四、Redis 命令工具与常用操作

4.1 命令行工具（redis-cli）

4.2 性能测试工具（redis-benchmark）

五、Redis 持久化机制

5.1 RDB 持久化：快照存储

5.2 AOF 持久化：日志追加

5.3 RDB 与 AOF 如何选择

六、Redis 性能优化与内存管理

6.1 内存碎片率

碎片率优化策略：

6.2 内存使用率控制

优化手段：

6.3 内存淘汰策略优化

策略选择建议：

七、总结与最佳实践

Redis 核心优势总结

生产环境最佳实践

简介

Redis 作为高性能内存键值存储系统，在现代互联网架构中扮演着核心角色。本文将从基础概念入手，详细介绍 Redis 的安装部署、核心配置、常用命令、持久化机制及性能优化策略，帮助读者全面掌握 Redis 技术栈。

一、Redis 基础概念与优势

1.1 关系型与非关系型数据库对比

关系型数据库（SQL） 基于二维表格模型，通过 SQL 语句操作数据，典型代表有 MySQL、Oracle 等。其优势在于数据一致性高、事务支持完善，但在应对高并发读写、海量数据存储和横向扩展时存在瓶颈。

非关系型数据库（NoSQL） 是“Not Only SQL”的缩写，包括 Redis、MongoDB 等。它们具有非关系型、分布式、开源及横向扩展等特点，专门解决传统数据库在 Web 2.0 场景下的“三高”问题：

High Performance：应对每秒上万次的高并发读写
Huge Storage：处理海量数据的高效存储与查询
High Scalability & Availability：支持灵活的横向扩展与高可用架构

1.2 Redis 核心特性

Redis（Remote Dictionary Server）是基于内存的开源 NoSQL 数据库，采用 key-value 存储形式，具有以下显著优势：

高性能：数据读取速度最高达 110000 次/秒，写入速度 81000 次/秒
丰富数据类型：支持 Strings、Lists、Hashes、Sets、Ordered Sets 等
持久化支持：提供 RDB 和 AOF 两种持久化方式，保障数据安全
原子性操作：所有命令均为原子性执行
主从复制：支持 master-slave 模式实现数据备份与读写分离

二、Redis 部署

2.1 环境准备与源码安装

在 Linux 系统中安装 Redis 需先准备编译环境，以下是完整安装流程：

# 安装编译工具（GCC、Make 等）
[root@localhost src]# dnf -y install tar gcc make# 解压 Redis 源码包（以 redis-4.0.9 为例）
[root@localhost src]# tar xvzf redis-4.0.9.tar.gz# 进入源码目录
[root@localhost src]# cd redis-4.0.9/# 编译 Redis（使用默认配置）
[root@localhost redis-4.0.9]# make# 安装到指定目录（/usr/local/redis）
[root@localhost redis-4.0.9]# make PREFIX=/usr/local/redis install# 创建软链接方便全局调用
[root@localhost ~]# ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/

命令解释：

dnf install：安装编译所需的工具包
tar xvzf：解压 Redis 源码压缩包
make：编译 Redis 源码
make install：将二进制文件安装到指定目录
ln -s：创建软链接，使 Redis 命令可在任意路径执行

2.2 服务脚本配置与启动

Redis 源码包提供了安装脚本，可快速配置为系统服务：

# 进入工具脚本目录
[root@localhost redis-4.0.9]# cd utils/# 运行安装脚本（交互式配置）
[root@localhost utils]# ./install_server.sh# 查看 Redis 服务监听端口
[root@localhost utils]# netstat -lnupt | grep redis
tcp        0      0 127.0.0.1:6379          0.0.0.0:*               LISTEN      5494/redis-server# 服务控制示例
[root@localhost ~]# /etc/init.d/redis_6379 stop     # 停止服务
[root@localhost ~]# /etc/init.d/redis_6379 start    # 启动服务
[root@localhost ~]# /etc/init.d/redis_6379 restart  # 重启服务
[root@localhost ~]# /etc/init.d/redis_6379 status   # 查看状态

脚本配置说明：

安装脚本会引导用户配置端口（默认 6379）、配置文件路径、日志文件路径等
生成的服务脚本位于 /etc/init.d/redis_6379，支持系统服务管理
netstat 命令用于验证 Redis 服务是否正常启动并监听指定端口

三、Redis 配置参数

Redis 主配置文件为 /etc/redis/6379.conf，以下是关键配置项解析：

# 基础网络配置
bind 127.0.0.1 192.168.10.161  # 监听的主机地址，可指定多个IP
pidfile /var/run/redis_6379.pid  # PID文件路径，用于进程管理
port 6379  # 服务端口号
daemonize yes  # 以守护进程模式运行，后台启动# 日志配置
loglevel notice  # 日志级别（debug/verbose/notice/warning）
logfile /var/log/redis_6379.log  # 日志文件路径# 持久化配置（RDB）
save 900 1  # 900秒内至少1个key变更则生成RDB快照
save 300 10  # 300秒内至少10个key变更则生成快照
save 60 10000  # 60秒内至少10000个key变更则生成快照
dbfilename dump.rdb  # RDB文件名
dir /var/lib/redis/6379  # 数据文件存储目录# 连接与资源限制
timeout 300  # 客户端闲置300秒后关闭连接（0表示禁用）
maxclients 10000  # 最大客户端连接数（0表示不限制）
maxmemory 17179869184  # 最大内存限制（16GB）
maxmemory-policy allkeys-lru  # 内存不足时的淘汰策略（LRU算法）# 安全配置
requirepass foobared  # 客户端连接密码（需通过AUTH命令验证）# AOF持久化配置
appendonly yes  # 启用AOF持久化
appendfilename appendonly.aof  # AOF文件名
appendfsync everysec  # AOF同步策略（always/everysec/no）
no-appendfsync-on-rewrite yes  # AOF重写时暂停同步
auto-aof-rewrite-percentage 100  # AOF文件体积增长100%时触发重写
auto-aof-rewrite-min-size 64mb  # AOF重写的最小文件体积

关键配置说明：

bind：建议在生产环境中绑定具体IP，避免公网暴露
maxmemory：根据服务器内存大小设置，通常为物理内存的45%-95%
maxmemory-policy：常用策略包括 allkeys-lru（淘汰最少使用键）、volatile-ttl（淘汰即将过期键）
appendfsync：AOF同步策略中，everysec 是性能与安全性的平衡选择
RDB与AOF：建议同时启用两种持久化方式，RDB用于快速恢复，AOF用于减少数据丢失

四、Redis 命令工具与常用操作

4.1 命令行工具（redis-cli）

redis-cli 是 Redis 的官方命令行客户端，支持连接与操作 Redis 服务器：

# 连接本地 Redis 服务器
[root@localhost ~]# redis-cli
127.0.0.1:6379> ping  # 测试连接，返回PONG表示正常# 连接远程 Redis 服务器（带密码）
[root@localhost ~]# redis-cli -h 192.168.10.161 -p 6379 -a "password"# 查看命令帮助
127.0.0.1:6379> help @list  # 查看List类型相关命令
127.0.0.1:6379> help set    # 查看set命令详细说明# 数据操作示例
127.0.0.1:6379> set teacher zhanglong  # 存储键值对
OK
127.0.0.1:6379> get teacher  # 获取键值
"zhanglong"# key相关操作
127.0.0.1:6379> keys *  # 查看所有key
1) "teacher"
2) "k1"
127.0.0.1:6379> exists teacher  # 判断key是否存在
(integer) 1
127.0.0.1:6379> del teacher  # 删除key
(integer) 1

参数解析：

-h：指定远程服务器IP
-p：指定端口号
-a：指定连接密码
help @group：按功能分组查看命令
keys *：通配符查询，生产环境慎用（可能阻塞服务器）

4.2 性能测试工具（redis-benchmark）

redis-benchmark 用于测试 Redis 服务器的性能表现：

# 基本性能测试（100并发，10万请求）
[root@localhost ~]# redis-benchmark -h 192.168.10.161 -p 6379 -c 100 -n 100000
8225.04 requests per second  # 每秒处理请求数# 测试指定数据大小的性能（100字节）
[root@localhost ~]# redis-benchmark -h 192.168.10.161 -p 6379 -q -d 100
PING_NLINE: 88261.25 requests per second  # 不同操作的性能指标
SET: 83612.04 requests per second
GET: 84961.77 requests per second# 测试特定命令的性能（set和lpush）
[root@localhost ~]# redis-benchmark -t set,lpush -n 100000 -q
SET: 85763.29 requests per second
LPUSH: 86580.09 requests per second

选项说明：

-c：并发连接数
-n：总请求数
-d：SET/GET值的字节大小
-t：指定测试的命令列表
-q：仅显示每秒请求数（query/sec）

五、Redis 持久化机制

5.1 RDB 持久化：快照存储

RDB（Redis Database）将内存中的数据定时快照到磁盘，形成二进制文件（dump.rdb）。

RDB 工作原理

Redis fork 出子进程
子进程将数据集写入临时文件
写入成功后替换旧的 RDB 文件

RDB 优缺点

优点：

文件体积小，便于备份与迁移
恢复速度快，适合大规模数据集
持久化过程对主进程影响小（子进程执行）

缺点：

数据安全性低，可能丢失最近一次快照后的所有数据
大规模数据集快照时可能导致服务器短暂阻塞

RDB 配置优化

# 调整快照触发条件（示例：更频繁的快照）
save 300 1    # 5分钟内1个key变更即快照
save 60 10    # 1分钟内10个key变更即快照

5.2 AOF 持久化：日志追加

AOF（Append Only File）以日志形式记录所有写操作，重启时重放日志恢复数据。

AOF 工作原理

客户端发送写命令到服务器
服务器将命令追加到 AOF 缓冲区
根据配置策略将缓冲区内容同步到磁盘

AOF 优缺点

优点：

数据安全性高，可配置为每秒同步或实时同步
日志文件以文本格式存储，可读性强
支持自动重写（rewrite），避免日志文件过大

缺点：

文件体积通常大于 RDB
恢复速度慢于 RDB
频繁同步会影响性能

AOF 配置优化

# 启用AOF并优化配置
appendonly yes              # 启用AOF
appendfsync everysec        # 每秒同步（平衡性能与安全）
auto-aof-rewrite-percentage 200  # 体积增长200%时触发重写
auto-aof-rewrite-min-size 100mb  # 重写最小体积100MB

5.3 RDB 与 AOF 如何选择

优先使用 AOF：适用于对数据安全性要求高的场景（如金融交易）
优先使用 RDB：适用于对恢复速度要求高、允许少量数据丢失的场景（如缓存）

六、Redis 性能优化与内存管理

6.1 内存碎片率

内存碎片率是衡量 Redis 内存使用效率的重要指标，可通过 info memory 命令查看：

192.168.9.236:7001> info memory
# Memory
used_memory: 1789108864          # Redis分配的内存总量（字节）
used_memory_human: 1.67G         # 人类可读格式
used_memory_rss: 1834389504      # 操作系统分配的物理内存
mem_fragmentation_ratio: 1.03    # 内存碎片率（理想值≈1）

碎片率优化策略：

碎片率 > 1.5：重启 Redis 服务，释放无效碎片

# 安全重启（先保存数据再关闭）
127.0.0.1:6379> shutdown save

碎片率 < 1：说明发生内存交换，需增加物理内存或减少 Redis 内存占用
调整内存分配器：Redis 支持 libc、jemalloc、tcmalloc，可编译时指定

6.2 内存使用率控制

优化手段：

使用 32 位实例：当数据量 < 4GB 时，32 位实例可减少内存占用

# 编译时指定32位模式（修改Makefile）
# CFLAGS= -m32 make

合理使用 Hash 结构：存储对象时使用 Hash 而非多个 String

# 推荐方式：单个Hash存储用户信息
127.0.0.1:6379> hset user:1 name "张三" age 25 job "developer"
# 避免方式：多个String存储
127.0.0.1:6379> set user:1:name "张三"
127.0.0.1:6379> set user:1:age 25

设置 key 过期时间：主动淘汰无效数据

127.0.0.1:6379> set token abc123 ex 3600  # 1小时后过期
127.0.0.1:6379> expire user:10086 86400    # 设置key有效期为1天

6.3 内存淘汰策略优化

通过 maxmemory-policy 配置内存不足时的淘汰策略：

# 常用淘汰策略配置
maxmemory-policy allkeys-lru  # 对所有key使用LRU算法淘汰
# maxmemory-policy volatile-ttl  # 对过期key中优先淘汰TTL短的
# maxmemory-policy allkeys-random  # 随机淘汰

策略选择建议：

数据集包含大量过期键：volatile-ttl
希望淘汰最少使用的键：allkeys-lru
对淘汰策略不敏感：allkeys-random
禁止淘汰（仅读操作）：no-enviction

七、总结与最佳实践

Redis 核心优势总结

内存存储带来的极致性能（十万级 QPS）
丰富的数据结构（String/List/Hash/Set/ZSet）
完善的持久化与高可用方案（RDB/AOF/主从/集群）
简单易用的命令体系与客户端支持

生产环境最佳实践

部署优化：

绑定具体 IP，禁止公网访问
设置强密码（requirepass）
启用后台守护进程（daemonize yes）

持久化优化：

同时启用 RDB 和 AOF
AOF 采用 everysec 同步策略
定期备份 RDB 文件到异地存储

内存优化：

设置 maxmemory 为物理内存的 45%-95%
采用 allkeys-lru 淘汰策略
合理使用 Hash 结构与过期时间

监控与运维：

实时监控内存碎片率、CPU 使用率
配置告警（内存不足、持久化失败）
定期进行主从切换演练

通过掌握上述 Redis 技术要点，开发者可以在缓存加速、实时计数、排行榜、消息队列等场景中充分发挥 Redis 的性能优势，构建高效稳定的分布式系统。

简介

一、Redis 基础概念与优势

1.1 关系型与非关系型数据库对比

1.2 Redis 核心特性

二、Redis 部署

2.1 环境准备与源码安装

2.2 服务脚本配置与启动

三、Redis 配置参数

四、Redis 命令工具与常用操作

4.1 命令行工具（redis-cli）

4.2 性能测试工具（redis-benchmark）

五、Redis 持久化机制

5.1 RDB 持久化：快照存储

5.2 AOF 持久化：日志追加

5.3 RDB 与 AOF 如何选择

六、Redis 性能优化与内存管理

6.1 内存碎片率

碎片率优化策略：

6.2 内存使用率控制

优化手段：

6.3 内存淘汰策略优化

策略选择建议：

七、总结与最佳实践

Redis 核心优势总结

生产环境最佳实践

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