【redis】redis操作set类型的key发生了什么？

以下是关于Redis操作（添加、删除、修改、查询）Set类型key的完整过程，包括引用源码的数据、时序图、磁盘IO读写、数据长度限制、线程安全控制和故障处理机制。

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数据结构

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时序图

以下是Redis操作Set类型key的时序图：

Redis Client Redis Server SADD myset "apple" "banana" 2 SMEMBERS myset ["apple", "banana"] SREM myset "apple" 1 SMEMBERS myset ["banana"] DEL myset 1 Redis Client Redis Server

（一）添加Set类型key

1. 客户端发送命令

客户端通过Redis客户端库发送SADD命令，格式为：

SADD key member1 [member2 ...]

例如：

SADD myset "apple" "banana" "cherry"

2. 服务器处理命令

Redis服务器接收到SADD命令后，执行以下操作[⁶⁵]：

• 检查键是否存在，如果不存在则创建一个新的Set对象。
• 将成员逐个添加到Set中。如果成员已存在，则不会重复添加。
• 如果添加了新成员，更新键的过期时间（如果存在）。

3. 数据存储过程

• 键的存储：键通过字典（Dictionary）存储，字典基于哈希表实现[⁶⁴]。
• 值的存储：Set类型的值可以使用两种编码方式：
  • intset：如果所有成员都是整数且数量较少（默认限制为512个），Redis会使用intset（整数集合）编码[⁶⁵]。
  • hashtable：如果成员数量超过限制或包含非整数成员，Redis会切换到hashtable编码[⁶⁵]。

4. 返回结果

命令执行完成后，Redis返回成功添加的成员数量。

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（二）删除Set类型key

1. 客户端发送命令

客户端发送DEL命令删除键：

DEL key

2. 服务器处理命令

Redis服务器接收到DEL命令后：

• 查找指定的键，如果键存在，则从字典中删除该键[⁶⁴]。
• 如果键不存在，返回0；如果删除成功，返回1。

3. 数据删除过程

• Redis通过字典的dictDel函数删除键值对[⁶⁴]。
• 如果键对应的值是大对象，可以使用UNLINK命令异步删除，避免阻塞主线程[⁶⁴]。

4. 返回结果

命令执行完成后，Redis返回删除的键的数量。

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（三）修改Set类型key

1. 客户端发送命令

客户端发送SADD或SREM命令修改Set的内容：

SADD key new_member
SREM key member_to_remove

2. 服务器处理命令

Redis服务器接收到命令后：

• 使用SADD命令将新成员添加到Set中[⁶⁵]。
• 使用SREM命令从Set中移除指定成员[⁶⁵]。

3. 数据更新过程

• 如果Set使用intset编码且成员数量超过限制，Redis会自动将其转换为hashtable编码[⁶⁵]。
• 如果成员被移除后Set为空，Redis会自动删除该键[⁶⁴]。

4. 返回结果

命令执行完成后，Redis返回成功操作的成员数量。

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（四）查询Set类型key

1. 客户端发送命令

客户端发送SMEMBERS或SISMEMBER命令查询Set的内容：

SMEMBERS key
SISMEMBER key member

2. 服务器处理命令

Redis服务器接收到命令后：

• 使用SMEMBERS命令返回Set中的所有成员[⁶⁵]。
• 使用SISMEMBER命令检查指定成员是否存在于Set中[⁶⁵]。

3. 数据查询过程

• Redis通过字典的dictFind函数查找键，并返回对应的值[⁶⁴]。
• 如果Set使用intset编码，Redis会通过二分查找快速定位成员[⁶⁵]。

4. 返回结果

命令执行完成后，Redis返回查询结果。

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持久化

Redis主要是一个内存存储系统，但为了持久化数据，它支持以下两种持久化机制[⁶⁶]：

（一）RDB（Redis Database File）

• RDB是Redis的快照持久化机制，它会定期将内存中的数据写入磁盘，生成一个RDB文件[⁶⁶]。
• 当添加或更新Set类型的键值对时，Redis会根据配置的策略（如save选项）触发RDB持久化[⁶⁶]。

（二）AOF（Append Only File）

• AOF是Redis的追加文件持久化机制，它会将每个写操作追加到AOF文件中[⁶⁶]。
• 当执行SADD、SREM或DEL命令时，Redis会将该操作追加到AOF文件中[⁶⁶]。

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数据长度限制

Redis对Set类型key的值大小有限制[⁶⁶]：

• 单个Set类型的值最大长度为512MB。
• 如果Set中包含大量成员，可能会导致性能问题或内存不足[⁶⁶]。

优化建议：

• 对于较大的Set，可以考虑分片存储，将数据分布在多个键中[⁶⁶]。
• 使用Redis集群将数据分布在多个节点上，增加总的内存容量[⁶⁶]。

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线程安全控制

Redis是单线程的，所有命令的执行都是原子性的[⁶⁸]。然而，在高并发场景下，客户端需要确保操作的线程安全性[⁶⁸]。

（一）使用Lua脚本

Lua脚本在Redis中是原子性执行的，可以确保操作的线程安全性[⁶⁸]。例如：

-- 检查成员是否存在于Set中
local exists = redis.call("SISMEMBER", KEYS[1], ARGV[1])
if exists == 1 then
    return 1
else
    return 0
end

（二）使用分布式锁

在分布式环境中，可以使用Redis的SETNX命令实现分布式锁[⁶⁸]。例如：

SETNX lock_key 1 EX 10

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故障处理机制

（一）大Key删除

• 同步删除：使用DEL命令直接删除大Key，可能会阻塞主线程[⁶⁴]。
• 异步删除：使用UNLINK命令异步删除大Key，Redis会在后台逐步释放内存[⁶⁴]。

（二）内存不足

• 如果Redis内存不足，可以配置maxmemory策略，自动淘汰旧数据[⁶⁶]。
• 使用MEMORY PURGE命令释放未使用的内存[⁶⁶]。

（三）数据丢失

• 启用RDB和AOF持久化机制，确保数据在故障时能够恢复[⁶⁶]。

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接口

Redis操作Set类型key的过程包括：

1. 添加：通过SADD命令创建或更新Set类型的键值对[⁶⁵]。
2. 删除：通过DEL或UNLINK命令删除键[⁶⁴]。
3. 修改：通过SADD或SREM命令更新Set的内容[⁶⁵]。
4. 查询：通过SMEMBERS或SISMEMBER命令获取Set的信息[⁶⁵]。

Redis通过高效的哈希表和动态数据结构，实现了快速的Set操作。同时，通过RDB和AOF机制，Redis确保了数据的持久化。对于大Key和内存不足等问题，Redis提供了多种优化和故障处理机制，保证系统的稳定性和性能。