Redis | Backend Typescript

Введение

Redis — это высокопроизводительное in-memory хранилище ключ-значение с поддержкой богатого набора структур данных: строки, хэши, списки, множества, отсортированные множества, битовые поля, гиперлоглоги, геоданные, стримы и др. Redis может работать как кэш, как брокер сообщений (через Pub/Sub), как быстрый индекс или как основная база для задач, где важны миллионы операций в секунду и низкие задержки.

Архитектура: однопоточный цикл событий с неблокирующими I/O, атомарность отдельных команд.
Скалирование: вертикально (CPU/ОЗУ), горизонтально через шардинг — Redis Cluster.
Отказоустойчивость: репликация, автоматическое переключение через Sentinel.
Долговечность: снимки RDB, журнал AOF, комбинированные режимы, настройки персистентности.

Когда и зачем использовать Redis

Кэш перед БД: снижает нагрузку на основную СУБД, ускоряет ответы.
Сессии и токены: хранение короткоживущих данных с TTL.
Очереди и события: через LPUSH/BRPOP, Streams и Pub/Sub.
Рейтинг/лидерборды: ZADD/ZRANGE по скору.
Счётчики и квоты: атомарные INCR, INCRBY, скользящие окна.
Geo-поиск: GEOADD, GEORADIUS.

Базовые концепции и модели данных

Ключи: бинарно-безопасные строки, рекомендуются префиксы (app:users:123).
Строки: до 512 МБ; поддержка битовых операций и инкрементов.
Хэши: компактное хранение полей объекта (HSET/HGETALL).
Списки: двусторонние очереди (LPUSH/RPUSH/BLPOP).
Множества: уникальные элементы, операции теории множеств (SADD/SMEMBERS).
Отсортированные множества: элементы с числовым скором для ранжирования (ZADD/ZREVRANGE).
Streams: лог записей с идентификаторами; потребительские группы.
TTL: истечение ключей (EXPIRE/PEXPIRE), пассивное и активное удаление.

Установка и запуск (локально)

# Mac (Homebrew)
brew install redis
brew services start redis

# Debian/Ubuntu

sudo apt-get update
sudo apt-get install -y redis
sudo systemctl enable --now redis

# Docker

docker run -p 6379:6379 --name redis redis:7-alpine 

Ключевые команды (быстрый справочник)

Строки: SET key val EX 60, GET key, INCR cnt
Хэши: HSET user:1 name "Ann" age 30, HGETALL user:1
Списки: LPUSH q task1, BRPOP q 0
Множества: SADD tags red blue, SINTER a b
Отсортированные множества: ZADD board 100 user1, ZREVRANGE board 0 9 WITHSCORES
Streams: XADD mystream * field1 val1, XREAD COUNT 10 STREAMS mystream 0-0
Ключи и TTL: EXPIRE key 60, TTL key, DEL key
Транзакции: MULTI... EXEC, WATCH
Скрипты: EVAL, EVALSHA

Java: Lettuce (рекомендуется) и Jedis (популярно)

Пример на Lettuce (асинхронный/реактивный клиент). Покажем базовые операции, транзакции, Pub/Sub.

                <dependency>
  <groupId>io.lettuce</groupId>
  <artifactId>lettuce-core</artifactId>
  <version>6.3.1.RELEASE</version>
</dependency>
    

import io.lettuce.core.RedisClient;
import io.lettuce.core.RedisURI;
import io.lettuce.core.api.StatefulRedisConnection;
import io.lettuce.core.api.sync.RedisCommands;
import io.lettuce.core.api.async.RedisAsyncCommands;
import io.lettuce.core.pubsub.StatefulRedisPubSubConnection;

public class RedisLettuceExample {
public static void main(String[] args) throws Exception {
RedisURI uri = RedisURI.Builder.redis("localhost", 6379)
//.withPassword("secret".toCharArray())
.build();
RedisClient client = RedisClient.create(uri);


// Синхронные команды
try (StatefulRedisConnection<String, String> conn = client.connect()) {
  RedisCommands<String, String> cmd = conn.sync();
  cmd.setex("app:sess:123", 60, "user=42");
  String v = cmd.get("app:sess:123");
  System.out.println("GET: " + v); // демонстрация

  // Транзакция
  cmd.multi();
  cmd.incr("counter");
  cmd.incrby("counter", 5);
  cmd.exec();
  System.out.println("Counter=" + cmd.get("counter"));
}

client.shutdown();


}
} 

Go: go-redis v9

Go-клиент redis/go-redis поддерживает кластеры, Sentinel, контекст, пайплайнинг и транзакции.

go get github.com/redis/go-redis/v9

package main

import (
"context"
"fmt"
"time"

"github.com/redis/go-redis/v9"
)

var ctx = context.Background()

func main() {
    rdb := redis.NewClient(&redis.Options{
        Addr: "localhost:6379",
        // Password: "secret",
        DB: 0,
    })
    defer rdb.Close()

    // SET/GET + TTL
    if err := rdb.Set(ctx, "app:sess:123", "user=42", 60*time.Second).Err(); err != nil {
        panic(err)
    }
    v, _ := rdb.Get(ctx, "app:sess:123").Result()
    fmt.Println("GET:", v) // демонстрация
} 

TypeScript/Node.js: ioredis (или node-redis)

ioredis стабилен, поддерживает кластер, Sentinel, пайплайны и скрипты. Ниже — базовые операции, Pub/Sub, Lua.

npm i ioredis

                    import Redis from "ioredis";
                    
                    async function main() {
                        const redis = new Redis({
                            host: "127.0.0.1",
                            port: 6379,
                            // password: "secret",
                            // lazyConnect: true,
                        });
                    
                        // SET с TTL, GET
                        await redis.set("app:sess:123", "user=42", "EX", 60);
                        const val = await redis.get("app:sess:123");
                        console.log("GET", val); // демонстрация
                    
                        await redis.quit();
                    }
                    
                    main().catch(console.error); 
                

TTL, эвикции и политика памяти

Память в Redis конечна (maxmemory). При переполнении включается политика удаления: noeviction, allkeys-lru, allkeys-lfu, volatile-lru, volatile-ttl и др. Ключи с TTL могут удаляться проактивно (active expire) и при обращении (lazy expire).

Персистентность: RDB/AOF и производительность

RDB: периодические снимки (быстрый рестарт, меньше размер, риск потери последних секунд/минут).
AOF: журнал всех операций (минимальная потеря, больше размер, периодическая компрессия BGREWRITEAOF).
Смешанный режим: оптимальный баланс старта, размера и надёжности.

Репликация, Sentinel и Cluster

Репликация: replicaof host port, чтение с реплик (beware eventual consistency).
Sentinel: мониторинг мастера, автоматическое переключение на реплику, выдача адреса мастера клиентам.
Cluster: горизонтальное масштабирование, 16384 хэш-слотов, редиректы MOVED/ASK, шардирование по ключам.

Транзакции, скрипты и атомарность

Команды Redis атомарны; батчи через MULTI/EXEC исполняются последовательно. Для условных апдейтов используйте WATCH (оптимистическая блокировка). Сложную бизнес-логику можно перенести в Lua-скрипты (EVAL), чтобы выполнить серию операций атомарно на сервере.

            # Пример с WATCH
            WATCH user:42:balance
            val = GET user:42:balance
            # если достаточно средств -> MULTI ... DECRBY ... EXEC
             

Паттерны использования и лучшие практики

Именование ключей: префиксы по доменам (app:module:entity:id), единый регистр, документируйте схемы.
Кэш-стратегии: cache-aside (сперва БД → кэш), write-through, write-behind; выбирайте с учётом консистентности/нагрузки.
Избегайте горячих ключей: распределяйте нагрузку (shardId в ключе), используйте батчи/пайплайны.
Обсервабилити: INFO, MONITOR, экспортеры Prometheus, трейсинг клиентов.
Безопасность: аутентификация, ACL, защищённая сеть, TLS, firewall; не выставляйте Redis в интернет.

Примеры шаблонов задач

Rate limiting: счётчики с TTL или Lua со скользящим окном.
Лидерборды: ZADD + ZRANGE/ZREVRANGE по очкам.
Очереди: списки с BRPOPLPUSH для «надёжного» потребления или Streams с группами.
Сеансы: SETEX и ротация ключей, вторичная индексация по пользователю (множества/хэши).