---
tags: [Redis, 缓存, 高级特性]
create time: 2026-05-15 18:15
---

# Redis 高级特性

## 概述

当你用 Redis 做的不只是「存一个值、取一个值」时——比如转账时要同时扣 A 加 B、限流时要「先判断再计数」——单条命令就不够用了。你需要**把多条命令打包**，确保它们要么一起成功，要么逻辑上不出错。

本节围绕这个核心问题，逐一介绍三种「打包」工具：
- **事务（MULTI/EXEC）**：保证命令按顺序执行、不被插队，但不能根据前一条结果决定下一步
- **Lua 脚本**：真正的「逻辑原子性」——读、判断、写一气呵成
- **Pipeline**：纯性能优化——批量发送命令，减少网络往返

此外还会介绍 Pub/Sub 和 Stream 这两种消息传递机制，以及 Keyspace Notifications 键事件监听。

## 一、事务（MULTI / EXEC）

### 先想一个问题

假设你要给两个计数器各加 1。如果直接逐条发送 `INCR counter`、`INCR other_counter`，在高并发下可能出现这种情况：

```mermaid
sequenceDiagram
    participant A as "Client A"
    participant B as "Client B"
    participant S as "Redis"
    A->>S: "INCR counter 得到 1"
    B->>S: "INCR counter 得到 2 (插队了!)"
    B->>S: "INCR other_counter 得到 1"
    A->>S: "INCR other_counter 得到 2"
```

两个命令之间被别的客户端**插队**了。虽然最终结果可能没问题，但在更复杂的场景（比如「读余额→判断→扣款」）中，插队会导致严重 bug。

**事务就是用来解决这个问题的：把一组命令打包，保证它们连续执行、中间不被打断。**

### 基本用法

```bash
MULTI                # 开启事务（不阻塞，之后命令只是排队）
INCR counter         # QUEUED
INCR other_counter   # QUEUED
EXEC                 # 一次性执行所有排队的命令
```

```go
pipe := rdb.TxPipeline() // TxPipeline ≠ MULTI，见下方说明
pipe.Incr(ctx, "counter")
pipe.Set(ctx, "key", "value", 0)
results, _ := pipe.Exec(ctx)
```

> [!TIP] Go 的 Pipeline vs TxPipeline —— 简单理解
> - `rdb.Pipeline()` = 批量发送，**不加锁**，谁都能插队 → 纯粹为了快
> - `rdb.TxPipeline()` = 批量发送，**前后包上 MULTI/EXEC** → 保证连续执行
>
> 在 Cluster 模式下，go-redis 会按 slot 分组，对每个节点单独发 MULTI/EXEC（所以同一 pipeline 内的 key 必须在相同 hash slot，否则事务会拆开）。

| 维度 | MULTI/EXEC（TxPipeline） | Pipeline |
|------|-----------|----------|
| 原子性 | ✅ 连续执行，中途不插队 | ❌ 命令独立执行，可能被插队 |
| 错误处理 | 语法错 → 整批拒绝；运行时错 → 只影响当前命令 | 每条命令各自报错 |
| Cluster | ❌ 不支持跨 slot 事务 | ✅ 自动按 slot 分发 |
| 适用场景 | 需要保证执行顺序 | 只求快，不关心顺序 |

### 事务的错误处理

```bash
MULTI
SET k v NX
GET KEYY xxx    # ⚠️ 语法错误！
EXEC
```

| 错误类型 | 发生时 | 行为 |
|---------|--------|------|
| **编译时错误**（语法、参数） | EXEC 之前 | EXEC 拒绝执行整个事务 |
| **运行时错误**（类型不匹配） | EXEC 期间 | 当前命令报错，其余继续执行 |

```bash
MULTI
SET k "hello"   # OK, queued
INCR k          # OK, queued（语法合法，EXEC 前不会检查类型）
EXEC
# → [OK, ERR value is not an integer...] — SET 成功，INCR 因类型不匹配报错
```

```mermaid
sequenceDiagram
    participant C as "Client"
    participant S as "Redis Server"
    C->>S: MULTI
    S-->>C: OK
    C->>S: SET k v
    S-->>C: QUEUED
    C->>S: INCR counter
    S-->>C: QUEUED
    C->>S: EXEC
    Note over S: 依次执行所有排队命令
    S-->>C: [OK, 1]
```

> [!QUESTION] 既然 MULTI 能批量执行，为什么还需要 Pipeline？
> 关键区别在于**排队阶段是否立即返回结果**。MULTI 的 QUEUED 只是"记下来"，命令要等 EXEC 才真正执行——这意味着你**无法根据前一条的结果决定后续命令**。而 Lua 脚本能做"读-判断-写"，Pipeline 则纯粹为减少 RTT。三者各有分工，切勿混淆。

> [!WARNING] Redis 事务 ≠ 数据库事务
> - 没有 ROLLBACK / ACID 保证
> - 不能捕获异常后回滚
> - 如果需要强一致性，请用 **Lua 脚本**

## 二、Lua 脚本

### 为什么需要 Lua？——MULTI 的局限

MULTI 能保证命令「不插队」，但它有一个致命缺陷：**你无法根据前一条命令的结果决定下一步操作**。

比如你想实现「如果余额 ≥ 100 就扣款」：
1. `GET balance` → 拿到 50
2. （根据结果判断：50 < 100，不应该扣款）
3. 但在 MULTI 里，`DECRBY balance 100` 已经在排队了——**你无法在 EXEC 之前取消它**

> [!QUESTION] 怎么办？
> 答案是：把「读 + 判断 + 写」放到**一个脚本**里交给 Redis 执行。这就是 Lua 脚本的核心价值——**逻辑原子性**：整个脚本在 Redis 主线程上一口气跑完，中间不会被任何其他命令插入。

简单对比一下两者的原子性：

| | MULTI/EXEC | Lua 脚本 |
|---|-----------|---------|
| 保证什么 | 命令**连续执行**，不被插队 | 整个脚本**一气呵成**，包含条件判断 |
| 不能做什么 | 根据中间结果做判断 | — |
| 一句话 | 「按顺序执行，但不看中间结果」 | 「读-判断-写，一步到位」 |

```bash
EVAL "return redis.call('GET', KEYS[1])" 1 mykey
#  ↑ script     ↑ commands         ↑ key count  ↑ keys...
```

### Lua 语法速查

Redis 内嵌的是 **Lua 5.1**，脚本运行在沙箱中（标准库受限）。如果你从没写过 Lua，这一节帮你快速建立直觉，之后看所有 Lua 脚本都不再陌生。

#### 变量与类型

Lua 是**动态类型**语言，用 `local` 声明局部变量（推荐始终使用 `local`，不加则为全局变量，容易污染脚本环境）：

```lua
local name = "alice"          -- string
local age  = 30               -- number（Lua 5.1 只有 double 浮点数，没有 int）
local ok   = true             -- boolean
local nothing = nil           -- nil ≈ 其他语言的 null / undefined
```

> [!QUESTION] 为什么 Redis 里到处都是 `tonumber()`？
> `redis.call()` 返回的永远是 **string** 或 **table**——即使 `INCR` 返回的是数字，Lua 收到的也是 `"42"`（字符串）。所以需要用 `tonumber("42")` 转为数字后才能做 `>=`、`<` 等比较运算，否则是字典序比较，结果会出错。

| 转换函数 | 作用 | 示例 |
|---------|------|------|
| `tonumber(x)` | 转为 number，失败返回 `nil` | `tonumber("42")` → `42` |
| `tostring(x)` | 转为 string | `tostring(42)` → `"42"` |

#### 条件判断

```lua
if 条件 then
    -- ...
elseif 其他条件 then
    -- ...
else
    -- ...
end
```

> [!WARNING] Lua 里没有 `switch/case`，也没有三元运算符 `? :`，全靠 `if...elseif...end` 硬写。

逻辑运算符和你熟悉的略有不同：

| 运算符 | 含义 | 说明 |
|-------|------|------|
| `==` | 等于 | 注意是双等号 |
| `~=` | 不等于 | 而不是 `!=` |
| `and` | 逻辑与 | |
| `or` | 逻辑或 | |
| `not` | 逻辑非 | |

#### 循环

Redis 脚本中最常见的是 `for` 循环，常用来遍历 table：

```lua
-- 数值 for：从 1 到 #arr（# 是取长度运算符）
local arr = {"a", "b", "c"}
for i = 1, #arr do
    print(arr[i])  -- Lua 的索引从 1 开始！
end

-- while
local n = 5
while n > 0 do
    n = n - 1
end
```

> [!NOTE] 索引从 1 开始
> 这是 Lua 初学者踩的第一个坑：`arr[0]` 不会报错，但返回 `nil`。`KEYS` 和 `ARGV` 也是从 1 开始索引：`KEYS[1]`、`ARGV[1]`。

#### 函数

```lua
local function add(a, b)
    return a + b
end
```

Lua 函数可以**返回多个值**（这是 Lua 的特色之一）：

```lua
local function divmod(a, b)
    return math.floor(a / b), a % b  -- 返回商和余数
end
local q, r = divmod(17, 5)
```

#### Table：Lua 唯一的数据结构

Table 同时承担了**数组**和**字典**两个角色：

```lua
-- 作为数组（索引从 1 开始）
local fruits = {"apple", "banana", "cherry"}
print(# fruits)       -- 3（# 是长度运算符）

-- 作为字典（键值对）
local user = {name = "alice", age = 30}
print(user.name)      -- "alice"（等价于 user["name"]）
```

在 Redis 脚本里，`redis.call()` 返回多条结果时，会以 **Lua table（数组形式）** 返回，需要遍历读取。

#### 与 Redis 交互：redis.call / redis.pcall

这是 Lua 脚本调用 Redis 命令的两种方式：

| 方式 | 行为 | 适用场景 |
|------|------|---------|
| `redis.call()` | 命令失败时**抛出错误**，脚本终止 | 需要严格保证命令成功的场景（默认推荐） |
| `redis.pcall()` | 命令失败时**返回错误对象**，脚本继续 | 需要自行处理错误的场景 |

```lua
-- redis.call：失败会中断整个脚本
local val = redis.call('GET', KEYS[1])  -- 如果 key 不存在，返回 nil（不是错误）

-- redis.pcall：失败只返回 err，脚本继续
local ok, err = redis.pcall('HGETALL', KEYS[1])
if err then
    -- 可以在这里做降级处理
end
```

#### KEYS 与 ARGV

`EVAL` 命令通过位置参数把数据传进 Lua 脚本：

```bash
EVAL <script> <numkeys> <key1> <key2> ... <arg1> <arg2> ...
```

脚本内通过两个全局 table 访问：

| 全局 table | 内容 | 示例 |
|-----------|------|------|
| `KEYS` | 所有 key 名称，索引从 1 开始 | `KEYS[1]`、`KEYS[2]` |
| `ARGV` | numkeys 之后的所有参数 | `ARGV[1]`、`ARGV[2]` |

```lua
-- 一个完整的最小示例
-- EVAL "..." 2 user:1 user:2 alice 30
-- KEYS[1]="user:1" KEYS[2]="user:2"
-- ARGV[1]="alice"  ARGV[2]="30"

redis.call('SET', KEYS[1], ARGV[1])
redis.call('SET', KEYS[2], ARGV[2])
return redis.call('GET', KEYS[1])
```

> [!QUESTION] KEYS 和 ARGV 为什么要分开？
> 严格区分 key 名和普通参数，是为了让 Redis Cluster 能**自动路由**到正确的节点——Redis 根据 `KEYS` 计算 slot，如果把 key 名混在 ARGV 里，Cluster 模式下脚本会被发送到错误的节点，直接报错。

---

掌握了上面这些语法要素，下面的经典场景就不会再有「看不懂语法」的困扰了。

### 经典场景 1：分布式锁

```lua
-- acquire_lock.lua
-- KEYS[1] = lock key
-- ARGV[1] = expire seconds (TTL)
-- ARGV[2] = unique token (client ID)

if redis.call('set', KEYS[1], ARGV[2], 'NX', 'EX', ARGV[1]) == 'OK' then
    return 1  -- 成功获取
end

if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[2] then
    -- 已持有且未过期，原子性续期
    redis.call('expire', KEYS[1], ARGV[1])
    return 1
end

return 0  -- 被其他客户端持有
```

```go
// Go 调用——与上方 Lua 脚本等价的分布式锁实现
script := redis.NewScript(`
    -- 尝试获取锁：SET NX EX（只有 key 不存在时才设置，原子操作）
    if redis.call("set", KEYS[1], ARGV[2], "NX", "EX", ARGV[1]) == "OK" then
        return 1  -- 成功获取
    end
    -- 已持有锁且未过期，续期（防止业务未完成锁就释放）
    if redis.call("get", KEYS[1]) == ARGV[2] then
        redis.call("expire", KEYS[1], ARGV[1])
        return 1
    end
    return 0  -- 被其他客户端持有
`)

// 解锁脚本：只有持有者才能释放，防止误删别人的锁
unlockScript := redis.NewScript(`
    if redis.call("get", KEYS[1]) == ARGV[1] then
        return redis.call("del", KEYS[1])
    end
    return 0  -- 锁不属于自己，拒绝释放
`)

// KEYS[1] = lock key, ARGV[1] = TTL 秒数, ARGV[2] = 唯一令牌（如 UUID）
ok, err := script.Run(ctx, rdb, []string{"lock:order:" + orderId},
    lockTTL, clientToken).Int()
if ok == 1 {
    defer func() {
        // 解锁：只有持有者才能释放（Lua 保证原子性）
        unlockScript.Run(ctx, rdb, []string{"lock:order:" + orderId}, clientToken)
    }()
    doBiz() // 临界区代码
}
```

> [!tip] 分布式锁深入阅读
> 本节仅展示 Lua 实现分布式锁的核心代码。关于安全解锁、锁续期（Watchdog）、Redlock 算法、可重入锁等进阶内容，详见 [[hhs/Redis/09-高级特性/分布式锁]]。

### 经典场景 2：限流器（固定窗口计数器）

```lua
-- rate_limit.lua（固定窗口计数器 —— Lua 脚本本身就是原子的，无需 pipeline）
-- KEYS[1] = 计数器 key
-- ARGV[1] = 每窗口上限
-- ARGV[2] = 窗口秒数

local limit = tonumber(ARGV[1])
local window = tonumber(ARGV[2])

local current = tonumber(redis.call('get', KEYS[1]) or '0')

if current >= limit then
    return 0  -- 超限，拒绝
end

-- INCR 返回自增后的新值，首次写入时才设置 TTL（避免每次请求重置窗口）
local new_count = redis.call('incr', KEYS[1])
if new_count == 1 then
    redis.call('expire', KEYS[1], window)
end

return 1  -- 通过
```

### 经典场景 3：订单状态机

```lua
-- order_status.lua
-- KEYS[1] = order key
-- ARGV[1] = from_status
-- ARGV[2] = to_status

local current = redis.call('hget', KEYS[1], 'status')
if current ~= ARGV[1] then
    return 0  -- 状态不匹配（第一个返回值：失败）
end

redis.call('hset', KEYS[1], 'status', ARGV[2])
return 1  -- 成功（第一个返回值），后续通过 GET 读取新状态
```

### EVAL vs EVALSHA

```bash
EVAL "script..." numkeys args...     # 每次传完整脚本
EVALSHA <sha1> numkeys args...       # 只传 SHA1，省带宽
```

> [!TIP] 使用 EVALSHA 的最佳实践
> ```go
> script := redis.NewScript(...)
> // 首次调用失败可能是 NOSCRIPT（缓存未命中），会自动重试 EVAL
> result := script.Run(ctx, ...).Int()
> ```
> go-redis 内部已处理了 NOSCRIPT → EVAL fallback 的逻辑。

### Lua 沙箱限制

Redis 为了让 Lua 脚本在**主从同步**和 **AOF 重放**时结果一致，在沙箱中屏蔽了部分标准库函数。核心原则：**「给同样的输入，永远得到同样的输出」的函数才能用**。

```lua
-- ❌ 不可用：非确定性函数
math.random()    -- 依赖内部 PRNG 状态，跨平台/版本结果不同
os.time()        -- 依赖系统时间
os.getenv()      -- 依赖环境变量

-- ✅ 推荐做法：在客户端生成随机值/时间戳，通过 ARGV 传入
-- local token = ARGV[2]  -- 由应用层生成的 UUID
-- local now  = ARGV[3]   -- 由应用层传入的 unix 时间戳
-- redis.call('set', KEYS[1], ARGV[1], 'EX', ARGV[4])
```

> [!NOTE] 关于 Lua 沙箱中的数学函数
> - ✅ `math.max`、`math.min`、`math.abs`、`math.floor` 等——纯函数，输入确定输出就确定
> - ❌ `math.random`——虽然同一平台 + 同一 seed 理论上可复现，但 **Lua 5.1 PRNG 的实现在不同平台（Linux vs macOS、不同 libc 版本）之间不一致**，会导致主节点返回 42 而从节点重放得到 87，数据分裂
>
> 所以随机值必须在客户端生成，通过 ARGV 传进去。

> [!NOTE] Redis 7.0+ 两种沙箱模式
> Redis 7.0 引入了更严格的 Lua 沙箱。默认行为（等效于 `newdata-safe` 模式）：
>
> | 模式 | 行为 | 说明 |
> |------|------|------|
> | Legacy | 仅屏蔽非确定性函数 | 与 Redis < 7.0 兼容，标准库大部分可用 |
> | Newdata-safe（默认） | **仅允许 `redis.*` 和 `math`/`table`/`string`/`cjson`/`cmsgpack`** | 屏蔽 `loadfile`、`os.*`、`io.*`、`pcall` 等，安全性更高 |
>
> 同时 Redis 7.0 改变了 Lua 脚本的**复制方式**：默认将脚本产生的写命令（而非脚本本身）发送给从节点，从而避免从节点重复执行脚本，提升主从一致性。
> 生产环境建议保持默认——它能防止恶意脚本访问系统资源，并减少主从不一致的风险。

> [!QUESTION] 为什么 Lua 脚本不能有随机函数？
> Lua 脚本在主线程中同步执行，如果引入随机性或时间依赖，会导致两个严重问题：
> 1. **主从不一致**：主节点执行返回 42，从节点重放却得到 87，数据分裂。
> 2. **AOF 重放不可靠**：重启后从 appendonly.aof 重放脚本，结果与上次不同，状态机紊乱。
> 因此 Redis 在 Lua 环境中屏蔽了所有非确定性 API，保证「同样的输入一定得到同样的输出」。

### Lua 脚本最佳实践

Lua 脚本在 Redis **主线程**上同步执行——脚本运行期间，所有其他命令都会被阻塞。因此：

| 实践 | 说明 |
|------|------|
| 脚本尽量短小 | 只封装「必须原子执行」的逻辑，不要在里面做大循环 |
| 控制执行时间 | `lua-time-limit`（默认 5s）控制超时；超时后其他客户端可发送 `SCRIPT KILL`，**但前提是脚本尚未执行写操作**——若已写入，只能 `SHUTDOWN NOSAVE` |
| 脚本大小适度 | 超大脚本（几十 MB）会导致 EVAL 传输慢 + 编译耗时，应拆分到客户端或使用 EVALSHA 复用 |
| 复杂计算放客户端 | Lua 只负责「读-判断-写」，数据聚合/排序等重计算应在应用层完成 |
| 优先 EVALSHA | 避免每次都传输完整脚本，利用 SHA1 缓存减少带宽 |

> [!WARNING] 生产环境踩坑
> 曾有人在 Lua 里遍历几千个 key 做 `HGETALL`，导致 Redis 阻塞数秒——其他所有请求全部超时。**记住：Lua 脚本 = 临界区代码，越快越好。** 如果脚本已执行了写操作（`SET`/`DEL` 等），`SCRIPT KILL` 将失效，只能强制 `SHUTDOWN NOSAVE`——这在生产环境意味着数据丢失风险。

### Lua 脚本调试

开发阶段，可以用 `redis-cli --eval` 直接在命令行测试 Lua 脚本，无需启动应用：

```bash
# 语法：redis-cli --eval <脚本文件> <key1> <key2> , <arg1> <arg2>
# 注意逗号两边必须有空格，左边是 KEYS，右边是 ARGV
redis-cli --eval rate_limit.lua mykey , 100 60
```

> [!TIP] `SCRIPT DEBUG` 模式
> 在 redis-cli 中执行 `SCRIPT DEBUG SYNC` 后，接下来执行的 `EVAL` 会进入调试模式——你可以在脚本中用 `redis.log(redis.LOG_WARNING, variable)` 打印变量值，日志会输出到 Redis 日志文件。调试完毕后执行 `SCRIPT DEBUG NO` 关闭。
>
> 生产环境务必关闭调试模式，它会让脚本**同步执行**（正常是异步），显著影响性能。

## 三、Pipeline

### 为什么需要 Pipeline？

前面讲的事务和 Lua 解决的是「正确性」问题——保证命令不出错。但还有一个完全不同的问题：**性能**。

Redis 的通信协议是「你一句我一句」——客户端发一条命令，等服务器返回结果，再发下一条。每次这样的网络来回叫做 **RTT（Round-Trip Time，网络往返时间）**。假设 RTT = 1ms，执行 1000 条命令：

```mermaid
sequenceDiagram
    participant C as "Client"
    participant S as "Redis"
    Note over C,S: "逐条发送 1000 次 RTT 约 1s"
    C->>S: "SET key1 val1"
    S-->>C: "OK"
    C->>S: "SET key2 val2"
    S-->>C: "OK"
    C->>S: "... 还有 998 条"
```

**Pipeline 的思路很简单：把多条命令攒一批一起发，服务器也一批返回。** 网络只往返一次（或少数几次），而不是每条命令都来回跑。

| 方式 | RTT 次数 | 总耗时估算 | 比喻 |
|------|---------|-----------|------|
| 逐条发送 | 1000 | ~1s | 寄 1000 封信，每封等回信再寄下一封 |
| Pipeline (batch=200) | 5 次 | ~5ms | 攒 200 封信一起寄，回信也一批到 |

### Pipeline vs TxPipeline

在 go-redis 中，有两种管道模式可用：

| 方式 | 适用场景 | 注意事项 |
|------|---------|---------|
| `Pipeline` | 独立命令批量 | 不保证原子性 |
| `TxPipeline` (go-redis) | 需要原子的批量 | 对应 MULTI/EXEC |

```go
// 方式一：普通 Pipeline（性能优化首选）
pipe := rdb.Pipeline()
pipe.Set(ctx, "user:1:name", "alice", 0)
pipe.Set(ctx, "user:1:age", "25", 0)
pipe.HSet(ctx, "user:1:profile", "email", "a@x.com")
results, _ := pipe.Exec(ctx) // 返回 []redis.Result
_ = results // 实际使用中检查 error

// 方式二：Watch + TxPipeline（乐观锁 —— 读-改-写原子的核心模式）
// 核心思路：WATCH 监听 key → 在回调内读-判断-写 → 如果 key 被别人改了则整个回调失败重试
err := rdb.Watch(ctx, func(tx *redis.Tx) error {
    // 1. 读：获取当前余额
    acc, err := tx.Get(ctx, "account:alice").Result()
    if err != nil { return err }
    balance, _ := strconv.ParseInt(acc, 10, 64)
    if balance < 100 {
        return fmt.Errorf("余额不足")
    }
    // 2. 改-写：在 Watch 回调内用 TxPipeline 保证原子性
    pipe := tx.TxPipeline()
    pipe.DecrBy(ctx, "account:alice", 100)
    pipe.IncrBy(ctx, "account:bob", 100)
    _, err = pipe.Exec(ctx)
    return err
}, "account:alice")
if err == redis.TxFailedErr {
    // 被 Watch 的 key 被其他客户端修改了，需要重试整个操作
    log.Println("并发冲突，重试...")
}
```

> [!QUESTION] WATCH 是什么？为什么需要它？
> `WATCH` 是 Redis 提供的**乐观锁**机制——在事务开始前「监视」一个或多个 key，如果这些 key 在 EXEC 之前被其他客户端修改了，整个事务会被拒绝（返回 `TxFailedErr`），你需要自行重试。
>
> 回顾上面的转账例子：`WATCH account:alice` → 读余额 → 判断 → `TxPipeline` 扣款。如果在你读余额之后、扣款之前，别人修改了 `account:alice`，`EXEC` 会失败，从而避免「余额不足却被扣款」的竞态条件。
>
> **一句话**：WATCH 让 MULTI/EXEC 具备了「检查-执行」的能力，弥补了事务不能读中间结果的短板。

> [!WARNING] Pipeline 的注意事项
> - 单个 pipeline 内的命令可能跨多个节点（Cluster 模式下会分发执行）
> - 避免在 pipeline 中混用 WATCH/MULTI（Cluster 不支持）
> - 批量越大越好？**不是**——单 batch 建议 50~200 条，过大反而降低吞吐且增加超时风险

### Pipeline 实战——数据迁移

```go
func BatchMigrate(ctx context.Context, rdb *redis.Client, srcKeys []string) error {
    const batchSize = 100

    for i := 0; i < len(srcKeys); i += batchSize {
        batch := srcKeys[i : min(i+batchSize, len(srcKeys))]

        // 第一轮：用 Pipeline 批量 GET（而非逐条 Get，否则失去 Pipeline 意义）
        getPipe := rdb.Pipeline()
        getCmds := make([]*redis.StringCmd, len(batch))
        for j, key := range batch {
            getCmds[j] = getPipe.Get(ctx, key)
        }
        getPipe.Exec(ctx)

        // 第二轮：用 Pipeline 批量 SET
        setPipe := rdb.Pipeline()
        for j, key := range batch {
            val, err := getCmds[j].Result()
            if err != nil {
                continue // 跳过不存在的 key
            }
            newKey := strings.TrimPrefix(key, "old:")
            setPipe.Set(ctx, newKey, val, 0)
        }
        if _, err := setPipe.Exec(ctx); err != nil {
            return err
        }
        // Exec 后 pipeline 已清空，无需 Close() / 重建
    }
    return nil
}
```

## 四、Pub/Sub —— 发布订阅

前面讲的事务、Lua、Pipeline 都是「一个客户端跟 Redis 对话」。但有些场景需要**多个客户端之间通信**——比如 WebSocket 服务要广播消息给所有在线用户，或者配置中心更新后通知所有微服务。

Pub/Sub 就是 Redis 内置的「广播电台」：一个客户端发布消息，所有订阅了对应频道的客户端都能收到。

> [!WARNING] 先记住最关键的一点
> Pub/Sub 是**即发即忘**的——消息不会存储，订阅者如果下线了就收不到。如果你需要可靠投递（比如任务队列），请直接跳到后面的 [[#Stream]]。

### 基础用法

```bash
# 消费者 A
SUBSCRIBE channel:newposts

# 消费者 B（也可以 subscribe 同一频道）
SUBSCRIBE channel:newposts

# 发布者
PUBLISH channel:newposts '{"id":42,"title":"Redis Tips"}'
→ 消费者 A 和 B 同时收到消息
```

```go
// go-redis 订阅者
pubsub := rdb.Subscribe(ctx, "channel:newposts")
defer pubsub.Close()

ch := pubsub.Channel() // chan redis.Message，阻塞接收
for msg := range ch {
    fmt.Printf("收到: %s\n", msg.Payload)
}

// go-redis 发布者 — 无返回值，发出去就不管了
rdb.Publish(ctx, "channel:newposts", `{"id":42,"title":"Redis Tips"}`)
```

> [!WARNING] Pub/Sub 是无状态的
> - **连接级绑定**：每个 SUBSCRIBE 会独占一个 Redis 连接——线上建议限流并发 subscriber 数量
> - **消息不持久化**：订阅者下线就丢失，重连不会收到离线期间的消息
> - **适合场景**：WebSocket 广播、实时通知、配置变更推送

### Sharded Pub/Sub（Redis 7.0+）

普通 Pub/Sub 在集群模式下有个隐患：**所有消息都由接收 PUBLISH 命令的单个节点转发给所有订阅者**，该节点容易成为瓶颈。

Redis 7.0 引入了 Sharded Pub/Sub，核心改进是**消息按 slot 分发到各节点**，避免单点压力：

```bash
# 分片发布（消息只会发送到该 slot 所在节点的订阅者）
SSUBSCRIBE channel:order
SPUBLISH channel:order '{"id":42}'

# 普通发布（广播到所有节点的订阅者）
SUBSCRIBE channel:order
PUBLISH channel:order '{"id":42}'
```

| 维度 | 普通 Pub/Sub | Sharded Pub/Sub |
|------|-------------|----------------|
| 集群消息路由 | 单节点广播 → 所有节点 | 按 slot → 仅目标节点 |
| 适用场景 | 需要全局广播 | 高吞吐、按 key 分区消费 |
| 最低版本 | 所有版本 | Redis 7.0+ |

> [!QUESTION] 什么时候该用 Sharded Pub/Sub？
> 如果你的频道消息量大、且订阅者只需要消费属于自己 slot 的消息（比如按用户 ID 分片），Sharded Pub/Sub 能显著降低单节点压力。但如果需要**全局广播**（所有节点都收到），还是用普通 Pub/Sub。

### Stream —— 可靠的替代方案

如果 Pub/Sub 是「聊天群」（消息刷过去就没了），那 Stream 就是「消息队列」——**消息会持久化，消费者必须确认收到，挂了可以重新投递**。

Stream 是 Redis 5.0+ 引入的数据结构，核心设计围绕 **Consumer Group（消费者组）**：

```mermaid
flowchart LR
    P["Producer"] -->|"XADD: 写入消息"| S["Stream (持久化存储)"]
    S -->|"XREADGROUP: 读取并标记 pending"| C1["Consumer A<br/>处理消息"]
    S -->|"XREADGROUP: 读取并标记 pending"| C2["Consumer B<br/>处理消息"]
    C1 -->|"XACK: 确认处理完成"| S
    C2 -->|"XCLAIM: 接管超时消息"| S
```

核心流程三步走：
1. **生产者**用 `XADD` 写入消息
2. **消费者组**中的消费者用 `XREADGROUP` 读取——消息会被标记为 pending（待确认）
3. **消费者**处理完后用 `XACK` 确认——确认后消息才算真正消费完

如果消费者中途挂了，pending 消息不会丢失，其他消费者可以用 `XCLAIM` 接管。

```bash
# 生产者写入
XADD mystream * user_id 123 action login ip 192.168.1.1

# 创建消费者组
XGROUP CREATE mystream group1 $    # $ = 从最新消息开始消费
# XGROUP CREATE mystream group1 0  # 0 = 从头开始（生产环境慎用）

# 消费者读取（阻塞模式，无消息时等待指定毫秒数）
XREADGROUP GROUP group1 consumer1 COUNT 1 STREAMS mystream >

# 确认消费完成（必须调用，否则该条消息会一直留在 pending 列表）
XACK mystream group1 <entry-id>
```

> [!TIP] `$` vs `>` —— 初学者最容易踩的坑
> | 标识符 | 含义 | 使用场景 |
> |--------|------|---------|
> | `$` | "最后一条已写入的消息" | 新 consumer 加入时，只接收**将来**的消息 |
> | `0` | "历史第一条" | 数据迁移/重放（谨慎用于大 stream） |
> | `>` | "我只取未分配给我的新消息" | **正常消费循环中始终用 `>`**，不取到 pending 消息 |

> [!QUESTION] 如果消费者挂了怎么办？
> 好消息会被移到 **pending 列表**。用 `XPENDING mystream group1` 查看，用 `XCLAIM` 将 pending 消息转移给其他 consumer 重新处理。这就是 Stream 比 Pub/Sub 可靠的地方：**有状态、可追责**。

> [!TIP] Pub/Sub vs Stream 选型
> | 场景 | 推荐 |
> |------|------|
> | WebSocket 实时推送 | Pub/Sub |
> | 任务队列、订单事件 | Stream |
> | 海量消息、高吞吐 | Kafka/RabbitMQ |

> [!tip] Stream 深入阅读
> 本节仅覆盖 Stream 基础用法。Consumer Group 内部机制、消息确认与重试（XCLAIM/XAUTOCLAIM）、Dead Letter Queue 模式、容量管理等进阶内容，详见 [[hhs/Redis/15-Stream]]。

## 五、Keyspace Notifications —— 键事件监听

### 原理与配置

简单来说，Keyspace Notifications 就是 Redis 的「事件总线」——当某个 key 发生变化（被删除、过期、被修改等），Redis 会通过 Pub/Sub 发出一条通知。

> [!TIP] 最常见的用途
> 监听 key 过期事件。比如：用户 session 过期时自动清理关联数据、分布式锁到期时告警。

开启方式很简单，在 `redis.conf` 中设置（或运行时 `CONFIG SET`）：

```conf
notify-keyspace-events KEA
```

这一串字母是事件类型的组合，不用全部记住，按需选用即可：

| 字母 | 含义 | 举例 |
|------|------|------|
| `K` | Keyspace 事件（按 key 名通知） | 有人操作了 `user:123` |
| `E` | Keyevent 事件（按事件类型通知） | 有 key 过期了 |
| `A` | All events 简写，覆盖下方所有类型 | 一次性开启全部 |
| `x` | 过期事件 | `EXPIRE` 到期触发 |
| `e` | 淘汰事件 | 内存满时被驱逐 |
| `g` | 通用命令 | `DEL`、`EXPIRE`、`RENAME` 等 |
| `l/s/h/z` | 数据结构相关 | list/set/hash/sorted-set 操作 |

> [!NOTE] K 和 E 的区别——通知「谁」vs 通知「什么」
> - `__keyspace@0__:<keyname>` → "有人动了 `user:123`"（以 key 为中心）
> - `__keyevent@0__:expired` → "有 key 过期了"（以事件为中心）
>
> 两者是同一件事的两种视角，按需选用。**生产环境最常用 `Ex`（只监听过期事件）。**

```bash
# 订阅过期事件（Keyevent 模式：更精确）
PSUBSCRIBE __keyevent@0__:expired

# 另一个连接设置过期 key
EXPIRE test:key 2
→ 收到: __keyevent@0__:expired "test:key"
```

```go
// go-redis 监听器
psub := rdb.PSubscribe(ctx, "__keyevent@0__:expired")
defer psub.Close()

ch := psub.Channel()
for msg := range ch {
    fmt.Printf("Key %s expired\n", msg.Payload)
    // 可以触发清理逻辑、计数器归零等
}
```

> [!WARNING] 生产环境注意事项
> - **性能开销**：每条写命令都会生成通知，高 QPS + 全量监听 (`KAE`) 会显著增加 CPU/内存
> - **异步不保证送达**：本质是 Pub/Sub，网络抖动时通知可能丢失
> - **从节点不会推送**：默认只在写入节点生效，哨兵/集群切换后需重新订阅
> - **建议**：只订阅你需要的事件类型（如 `KElx`），而非 `KExa` 通配一切

## 六、选型指南——如何选择？

面对一个需求，到底该用事务、Lua、Pipeline 还是 Stream？

### 决策心法——三个问题搞定

拿到需求后，先问自己三个问题：

1. **我需要「原子性」吗？** → 如果只是批量写入追求性能，Pipeline 就够了
2. **我需要「读-判断-写」吗？** → 如果答案是 yes，只有 Lua 能做到真正的逻辑原子性
3. **我在做「消息传递」吗？** → 实时广播用 Pub/Sub，需要可靠投递用 Stream

> [!TIP] 一句话记忆
> - **Pipeline**：只求快，不关心顺序 → 「快递员一次送 200 个包裹」
> - **MULTI/EXEC**：要求连续执行，不被插队 → 「排队结账，不允许别人插队」
> - **Lua 脚本**：需要根据中间结果做判断 → 「医生先检查再开药，不能分开」
> - **Pub/Sub**：实时广播，丢了就丢了 → 「微信群消息」
> - **Stream**：消息必须可靠送达 → 「挂号信，签收才算数」

下面是完整的决策流程：

```mermaid
flowchart TD
    A["需求场景"] --> B{"批量命令?"}
    B -->|"否"| C["单条命令即可"]
    B -->|"是"| D{"需要原子性?"}
    D -->|"否"| E["Pipeline"]
    D -->|"是"| F{"读-判断-写?"}
    F -->|"是"| G["Lua 脚本"]
    F -->|"否"| H{"支持 Cluster?"}
    H -->|"是"| G
    H -->|"否"| I["MULTI / EXEC"]
    A --> J{"消息传递?"}
    J -->|"可靠投递/任务队列"| K["Stream"]
    J -->|"实时广播/通知"| L["Pub/Sub"]
```

| 需求 | 推荐方案 | 理由 |
|------|---------|------|
| 批量写入、减少 RTT | Pipeline | 无原子性要求，纯性能优化 |
| 读-判断-写原子操作 | Lua 脚本 | 逻辑原子性，一气呵成 |
| 简单批量 + 单机 | MULTI / EXEC | 轻量，无需写 Lua |
| 任务队列、事件溯源 | Stream | 持久化 + Consumer Group |
| 实时通知、WebSocket 广播 | Pub/Sub | 无状态、低延迟 |

## 关联笔记

- [[hhs/Redis/09-高级特性/分布式锁]] — 分布式锁完整解析（Redlock、Watchdog、可重入锁）
- [[hhs/Redis/06-主从与哨兵]] — Sentinel 故障检测（也是基于 PING/PONG 心跳）
- [[hhs/Redis/07-集群方案]] — Cluster 下 Pipeline/Lua 的限制
- [[hhs/Redis/README]] — 知识索引总览