1. Redis介绍
Redis是一款开源的Nosql数据库，性能出众，主要支持String、List、Set、Hash、ZSet这五种数据类型，同时也支持多种扩展，比如支持发布订阅、Lua脚本、事务等操作。Redis是非常轻量级的，拥有极快的读写速度。
2. Redis的应用场景
2.1 缓存
缓存是Redis被广泛应用的主要场景之一，在针对高并发的系统开发中，缓存是非常容易想到的。使用Redis作为缓存的优势很明显：Redis提供非常快速的数据操作速度和高效的数据持久化方案。使用Redis作为缓存，可以显著降低DB的负载。
Redis运用于缓存中的Caching使用Redisp可以通过缓存查询提升响应速度，增加访问速度、资源利用率，以及性能提高。Redis的优势在于非常快的读写速度和方便的持久化方案，因此非常适合缓存方案的实现。
Redis的缓存使用代码示例：
// 设置key和value，并设置超时时间300s
redis_conn = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)
redis_conn.set(key, value,ex=300)
// 获取key的value
redis_conn = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)
val = redis_conn.get(key)
2.2 Session管理
Session管理也是Redis的常用场景之一。在高并发的应用中，一些应用需要管理大量的session，而这些应用可能需要部署在多台机器上，为了解决session的跨机器管理问题，Redis成为了最为常用的方案之一。Redis可以持久存储Session数据，并快速的进行Session的查询。
Session的使用示例：
// 设置session值
redis_conn = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)
redis_conn.setex('session_id', 3600, session_value)
// 获取session值
redis_conn = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)
session_val = redis_conn.get('session_id')
2.3 分布式锁
分布式锁是多个分布式系统互斥访问共享资源的一种实现机制，Redis是很多高并发系统的首选分布式锁的实现方式。Redis分布式锁的机制是通过在Redis中创建一个唯一的Key来实现锁的实现。
分布式锁实现
def acquire_lock(conn, lock_name, acquire_timeout=10):
# 生成唯一标识符random_value
identifier = uuid.uuid4()
end = time.time() + acquire_timeout # 获取lock的截止时间
while time.time() < end:
# 判断该lock是否存在
if conn.setnx(lock_name, identifier):
return identifier
time.sleep(0.001)
return False
3. Redis的缺点与应对
3.1 单点故障问题
Redis作为高性能缓存方案，在应用开发中被广泛使用，但是由于Redis是单节点运行的，一旦Redis节点出现故障或者因为其他原因导致节点出现宕机，会影响整个服务的缓存能力，甚至可能导致服务出现不稳定的情况。
解决方案：可以通过Redis的Replication机制实现Redis的备份，降低单点故障发生的概率。
3.2 内存限制问题
Redis中所有的数据都存储在内存中，如果业务数据量过大，会导致Redis内存使用量增大。测试报告显示，当Redis使用的内存超出物理内存的大小时，Redis会使用Linux的Swap虚拟内存。
解决方案：设置Redis最大使用内存大小，并定期清理不用的Key，增加内存利用率。可以使用Redis的LRU（Least Recently Used）机制定期删除最近最少使用的Key。
3.3 数据安全问题
Redis缓存中的信息一般不需要长时间持久，但是其中的敏感信息泄漏会给企业带来损失，这就要求我们采取更多的安全性对应措施。
解决方案：对于敏感数据，可以选择加密存储，并且Redis官方也提供了AES加密扩展——Redis-Server-Side-Encryption。
4. 结论
Redis针对高并发场景是非常适用并有足够的优势的，但是我们也必须合理使用。Redis在效率提高的同时也有其不足的地方，因此，开发人员在使用Redis时必须注意，针对Redis的不足之处进行相应的应对和优化，将其优势发挥到极致。