Redis Skill - 高性能缓存与数据结构管理

通过自然语言，轻松操作 Redis，利用其丰富数据结构！

🎯 功能特点

核心能力

• 🚀 高速缓存 - String 类型的键值缓存操作
• 📦 对象存储 - Hash 结构存储和查询对象
• 📋 队列操作 - List 实现队列、栈
• 🎯 集合运算 - Set 的交并差集操作
• 📊 排序集合 - ZSet 排行榜、范围查询
• 📡 消息流 - Stream 消息队列
• ⚡ 性能分析 - 慢查询、内存分析

📋 使用场景

缓存场景

• "缓存用户信息，过期时间 1 小时"
• "批量查询缓存，不存在的从数据库加载"
• "更新缓存，设置过期时间"

排行榜场景

• "更新游戏分数排行榜"
• "查询前 10 名玩家"
• "查询玩家排名"

队列场景

• "异步任务队列，添加任务"
• "消费者取任务"
• "延迟队列实现"

分布式锁

• "获取分布式锁，防止重复执行"
• "释放锁"
• "检查锁状态"

🔧 前置条件

1. 安装 Redis 客户端

安装 redis-cli:

Ubuntu/Debian:

sudo apt update
sudo apt install redis-tools

macOS:

brew install redis

Python 客户端（高级操作）:

pip install redis

2. 连接 Redis

使用 redis-cli:

redis-cli -h localhost -p 6379

使用环境变量:

export REDIS_HOST=localhost
export REDIS_PORT=6379
export REDIS_PASSWORD=your_password

💻 常用操作

String 操作 - 基础缓存

# 设置缓存，过期时间 3600 秒
SET user:123 "{'name': 'Alice', 'email': 'alice@example.com'}" EX 3600

# 获取缓存
GET user:123

# 批量获取
MGET user:123 user:456 user:789

# 原子递增（计数器）
INCR page_views
INCRBY download_counter 100

# 不存在才设置（分布式锁）
SETNX lock:task_123 1

Hash 操作 - 对象存储

# 存储对象
HSET user:123 name Alice email alice@example.com age 28

# 获取单个字段
HGET user:123 name

# 获取所有字段
HGETALL user:123

# 批量获取
HMGET user:123 name email age

# 删除字段
HDEL user:123 age

# 检查字段是否存在
HEXISTS user:123 email

#获取所有字段名
HKEYS user:123

# 获取所有值
HVALS user:123

List 操作 - 队列/栈

# 左侧插入（队列头部）
LPUSH queue:task "task_data_1"

# 右侧插入（队列尾部）
RPUSH queue:task "task_data_2"

# 左侧弹出（队列消费）
LPOP queue:task

# 右侧弹出（栈弹出）
RPOP queue:task

# 范围查询（分页）
LRANGE queue:task 0 9

# 列表长度
LLEN queue:task

# 阻塞弹出（生产者-消费者）
BLPOP queue:task 30

Set 操作 - 集合运算

# 添加成员
SADD users:online user_123 user_456 user_789

# 检查成员是否存在
SISMEMBER users:online user_123

# 获取所有成员
SMEMBERS users:online

# 集合大小
SCARD users:online

# 随机获取 N 个成员
SRANDMEMBER users:online 3

# 交集（共同在线的群成员）
SINTER group1:members group2:members

# 并集（所有群成员）
SUNION group1:members group2:members

# 差集（在一个集合但不在另一个）
SDIFF group1:members group2:members

# 将结果存储到新集合
SINTERSTORE common_members group1:members group2:members

ZSet 操作 - 排行榜

# 添加成员及分数
ZADD leaderboard 1500 player_123 2000 player_456 1800 player_789

# 更新分数
ZINCRBY leaderboard 100 player_123

# 查询排名（倒序）
ZREVRANGE leaderboard 0 9

# 查询排名（正序）
ZRANGE leaderboard 0 9

# 查询成员分数
ZSCORE leaderboard player_123

# 查询成员排名
ZREVRANK leaderboard player_123

# 按分数范围查询
ZRANGEBYSCORE leaderboard 1500 2000

# 按分数范围删除
ZREMRANGEBYSCORE leaderboard 0 1000

# 集合大小
ZCARD leaderboard

Stream 操作 - 消息队列

# 添加消息
XADD logs "*" timestamp 1700000000 level "INFO" message "User login"

# 消费消息
XREAD STREAMS logs 0

# 创建消费者组
XGROUP CREATE logs consumers_group 0

# 消费者读取消息
XREADGROUP GROUP consumers_group consumer_1 STREAMS logs >

# 确认消息处理完成
XACK logs consumers_group message_id

🔍 高级功能

分布式锁

# 获取锁（SETNX + 过期时间）
SET lock:resource_123 "unique_id" NX EX 30

# 检查锁是否属于自己
GET lock:resource_123

# 释放锁（Lua 脚本保证原子性）
EVAL "
if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then
    return redis.call('del', KEYS[1])
else
    return 0
end
" 1 lock:resource_123 "unique_id"

慢查询日志

# 配置慢查询阈值（毫秒）
CONFIG SET slowlog-log-slower-than 10000

# 查看慢查询
SLOWLOG GET 10

# 清空慢查询日志
SLOWLOG RESET

内存分析

# 查看内存使用情况
INFO memory

# 查看键的内存占用
MEMORY USAGE user:123

# 查找大键
SCAN 0 MATCH * COUNT 100

批量操作

# 使用 Pipeline 减少网络往返
EVAL "
local results = {}
for i = 1, #KEYS do
    table.insert(results, redis.call('GET', KEYS[i]))
end
return results
" 3 key1 key2 key3

⚡ 性能优化

连接池配置

import redis

pool = redis.ConnectionPool(
    host='localhost',
    port=6379,
    max_connections=50,
    socket_timeout=5
)
client = redis.Redis(connection_pool=pool)

批量操作优化

• 使用 Pipeline 批量执行命令
• 使用 MGET/MSET 批量键值操作
• 使用 Lua 脚本保证原子性

内存优化

• 合理设置键的过期时间
• 使用 Hash 存储对象而非多个 String 键
• 定期清理无用键
• 启用 RDB + AOF 持久化

🎓 示例对话

示例 1：缓存管理

用户： "缓存用户信息，过期时间 1 小时"

AI： "正在设置缓存..."

SET user:123 '{"id": 123, "name": "Alice", "email": "alice@example.com"}' EX 3600

示例 2：排行榜更新

用户： "更新玩家得分 1500，然后查询前 10 名"

AI： "更新分数并查询排行榜"

ZADD leaderboard 1500 player_123
ZREVRANGE leaderboard 0 9 WITHSCORES

示例 3：分布式锁

用户： "获取任务 456 的分布式锁，防止重复执行"

AI： "尝试获取分布式锁（30秒过期）"

SET lock:task_456 "unique_id_$(date +%s%N)" NX EX 30

⚠️ 注意事项

安全建议

1. 启用认证 - 配置 requirepass密码
2. 网络隔离 - 不要暴露到公网
3. 最小权限 - 使用不同的 Redis 实例隔离不同业务
4. 敏感数据加密 - 存储在 Redis 的敏感数据要加密

性能建议

1. 避免大键 - 大键会阻塞 Redis
2. 合理设置过期 - 防止内存泄漏
3. 使用 Pipeline - 减少网络往返
4. 监控内存 - 设置 maxmemory 防止 OOM

📚 参考资料

• Redis 官方文档
• Redis 命令参考
• Redis 性能优化

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