返回第七卷 · 状态角色前置：07.01 · 集合前置：02.04 · 有序结构前置：02.06 · 消息事实前置：06.12

07.02 Redis 数据模型：从访问方式选择结构

DeepTutor 八节初稿经技术与教学审阅后的静态课程。键名、分数、TTL、位偏移、通知和命令都是纸上教学示例；没有运行 Redis、Go、SQL、IM 服务或站点，也不声称 OpenIM 使用这些键。当前 S2 accepted_in_memory 不被改写为 Redis 实现；未来 S3 stored_in_teaching_db 仍只是数据库持久版的教学提议。

一、选结构之前，先把一次操作说成一句话

07.01 已将未来 S3 的已提交消息、当前 members 资格和序号计数列为权威；会话预览为可重建派生状态，在线提示与临时限流为有条件的短期状态。本章只问：如果某份适合放在 Redis 的副本确实需要读写，应用按什么键找它、要保留顺序吗、是否要重放、丢了怎么办？ Redis 的 String、Hash、Set、Sorted Set、List、位操作和 Stream 是不同访问工具，不是“更高级的类型就更可靠”的等级表。Redis 数据类型比较

固定业务数据：c-a 的最新已知提交消息是 m-9/seq=9，u-a/u-b 为当前成员，u-c 不是成员。下面给出的 Redis 键均是候选副本或临时状态，不改变消息数据库、权限数据库和 06.12 教学 conversation_counters 的事务责任。它们若丢失，要按 07.01 的角色表回源、重建或显式降级。

第一遍	第二遍	交付物
String/Hash、Set/Sorted Set、List/位图的操作形状	Stream 消费组、键生命周期、跨系统边界	一份“业务操作→Redis 类型→不能保证什么”的选择表

二、String 与 Hash：一个值，还是几个同生命周期的小字段？

String 可存一段字节或数值形式的值，适合按单键读取。教学在线提示 presence:u-a:dev-1 = "online" 可以设 30 秒玩具 TTL；后续心跳刷新由业务定义。键不存在只说明这条缓存记录不可得，不证明用户或设备真实离线，更不证明应用已读。rate:u-a:minute 中的 minute 代表一个具体时间窗口标识，窗口还需过期政策；它可用 String 数值，经 INCR 做临时计数。单条 Redis 命令的计数修改是其本机数据操作，不会与 PostgreSQL 的消息事务自动形成一个跨系统原子提交。Redis Strings · Redis EXPIRE

Hash 适合一个 Redis 键里放数个要按字段读取/更新的值。派生预览 preview:c-a 可设 {last_id:"m-9", seq:"9"}；只要权威消息行和可见规则仍在，缓存坏了可以重建。Hash 不是 SQL 行，不因为有字段就自动有消息主键、事务、权限或崩溃恢复。若只需 seq，读对应字段即可；若字段不断增长或一次取全 Hash 很大，也要重新评估对象大小。Redis Hashes

presence:u-a:dev-1   String "online"，TTL=30s（仅示意）
rate:u-a:minute      String 3（短期计数，故障政策另定）
preview:c-a          Hash {last_id:"m-9", seq:"9"}（派生）

不要把 conversation_counters.next_seq 移到 rate:* 这一类键里。06.12 的 next_seq 在同一数据库事务内与成员校验、消息插入共同决定 seq=9；Redis INCR 即使对自身计数正确，也不能自动和数据库 Commit 一起回滚，不能未经新协议审阅就替代权威序号分配。06.12 数据库业务案例

三、Set 与 Sorted Set：只问“在不在”，还是“排第几”？

Set 保存不重复的成员，支持包含判断和集合运算，但没有业务顺序。教学候选键 candidate_members:c-a={u-a,u-b} 中，u-c 不在。它适合快速筛选“可能是成员”，不能作为发送/私有历史授权的唯一证据：u-a 退群后的旧 Set 仍可能留有 A；权威 members.left_at 才能按受控版本判断。Redis Sets

Sorted Set（ZSET） 的每个成员关联一个分数，适合按分数范围/排名访问。教学 user_conversations:u-a 有 c-a→100、c-b→90，按分数降序读会话列表，先 c-a 后 c-b。100/90 是服务端派生排序分数，不是 A/B 客户端墙上时间，也不证明会话历史具有跨会话全序。若分数相同，Redis 有自己的成员排序规则；产品应给稳定并列政策，不能靠“看起来顺序没变”当合同。Redis Sorted Sets

candidate_members:c-a  Set  {u-a,u-b}         -- u-c 不在，仅候选
user_conversations:u-a ZSET {c-a:100,c-b:90} -- 降序：c-a,c-b

缓存的是候选集合和派生列表，不能用 SISMEMBER 真值绕开当前成员资格，也不能让 ZSET 分数替代 S 在 c-a 分配的权威消息 seq。成员数、会话数及每次返回的数量都要有界；一次取完整大群 Set 或巨大 ZSET 可能带来带宽与内存尖峰。

四、List：有界的最近窗口，不是永久消息历史

List 支持从两端追加/弹出，适合保留一段简单顺序窗口。教学 recent:c-a=[m-9,m-8,m-7] 从左到右为新到旧；新消息 m-10 进入时，可从左加入，再裁掉窗口之外的旧元素，使其最多保留 3 项。它只是可重建的最近 ID 列表，不含完整权限或正文，也不代替数据库的 (conversation_id,seq) 范围查询。Redis Lists

若业务要按 seq<7 找任意旧页、处理中要认领并确认通知、编辑/撤回可能改中间项，单一无界 List 并不自然满足这些需求。POP 从列表移走一项，只说明 Redis 列表项被移除；消费者进程可能在发给 B 前崩溃，没有独立的设备交付证明或重放合同。Redis Stream/消费组提供另一种处理形状，仍须分清消费 ACK 与 B 的设备回执。Redis 数据类型比较

五、位图：紧凑位标志要先有稳定、受限的偏移映射

Redis Bitmap 是在 String 值上执行位操作，不是另一个独立底层数据类型。教学假设只有三个已编号设备，稳定映射为偏移 0、1、2；若仅第 2 号设备的某个临时标志为 1，三个位是 0,0,1，BITCOUNT 为 1。这可以回答“这三个位置里几个被标记”，却不能自动回答“哪名用户当前有权看到消息”或“B 实际已读”。Redis Bitmaps

设备索引：dev-0→bit0，dev-1→bit1，dev-2→bit2
标志：    [0,0,1]  → 被置 1 的位数=1

位偏移必须从受控映射产生、范围有界且生命周期明确。不能把任意字符串 user_id 直接当 bit offset，也不能把稀疏巨大数字直接作偏移而不检查内存；映射一旦重排，同一位的业务含义可能改变。若这些位将变成权威已读状态，需要另外定义持久来源、并发版本和设备/用户身份，而不能套本章临时标志的可失政策。

六、Stream：消费者 ACK 与 B 的设备确认不是一回事

Stream 保存按条目 ID 追加的字段记录，并可用消费组跟踪交给哪个消费者、哪些条目尚未 ACK。教学 notify:c-a 有 N1,N2 两条“有新消息可拉”的通知事件；N1/N2 只是本题标签，不是实际 Redis Stream ID。worker G1 读到两项，处理后只对 N1 做 XACK：于是N1 在该消费组的待确认引用已解除，N2 仍 pending。N1 的 Stream 条目是否继续保留受删除/裁剪规则影响，XACK 本身也不等于 B 的设备已收到、展示或已读。Redis Streams

结构	纸上操作	能说明	不能说明
List 窗口/简单待办	左进右出或弹出	项被加入/移出该 List	消费者崩溃后能自动恢复交付
Stream + 消费组	N1/N2 读取，N1 XACK	组内 N1 的处理确认记录	B 设备确认；数据库消息自动同事务写入
临时发布订阅	在线订阅者可接收发布	当时通道尝试/传递	离线设备自动从历史补拉

Redis Pub/Sub 是在线订阅通道，官方明确其发送后不重投的至多一次交付语义；与 Stream 的消费组待确认记录不是同一种恢复能力。Redis Pub/Sub Stream 可保存/重放一定范围的事件，但保留、消费者组、pending/认领和恢复都要按配置与协议设计，07.06–07.09 才展开。将 m-9 写进教学 SQL 数据库，再用 XADD 向 Redis Stream 写入教学通知 N1，是两个系统操作，单靠选了 Stream 不会把它们变成同一个事务；若要保证通知最终追赶，07.10 再讲 outbox 的本地原子记录和跨系统边界。权威消息仍在所选持久事实源，Redis Stream 不因名字含“stream”就自动成为唯一聊天历史。

七、键设计也要写失效、最大规模与权限边界

每个候选键要带命名空间、业务身份、数据角色、写入者、最大元素数/字节、TTL/逐出政策、版本与重建源。例如 preview:c-a 是派生 Hash，最多两个本题字段和一个源版本；recent:c-a 是最多三 ID 的 List；presence:u-a:dev-1 是带 TTL 的临时 String。这里的三项/30 秒全为玩具参数，不是生产推荐值。Redis 的 maxmemory 策略可在内存压力下逐出键，EXPIRE 到期也可使键不可用；两者不能解释为数据库的消息被删除。Redis Eviction · Redis EXPIRE

若预览 Hash 命中却仍是 seq=8，权威数据库已是 9，这仍是旧值 hit；TTL 未到也不能证明新鲜。若 candidate_members 中还有已退群 A，不能拿 Set hit 放行私有操作。若 Stream 消费者误 XACK 但 B 没收到，须靠后续可靠通知/补拉协议补救，而不能篡改原 SQL 消息。对这些问题，Redis 类型解决的是单系统访问形状，正确性要由权威状态、版本、确认与故障恢复合同合起来保证。

八、用一张选型表验收，再进缓存读写竞争

把候选结构和禁用的误解成对记忆：

需求	候选 Redis 形状	必须保留的边界
设备近期连接提示	String/小 Hash + 有界 TTL	缺键是未知，不是人确实离线
会话最新预览	小 Hash 或 String	派生、可重建、旧值要有版本/失效政策
候选成员包含	Set	不独立授权、退群要查足够新状态
用户会话列表次序	Sorted Set	分数来源与并列规则明确、会话数有界
最近三条 ID	有界 List	不代替完整历史/设备 ACK
三设备短期标志	String 上的 Bitmap	偏移映射稳定且受限，不冒充权威已读
待处理通知 N1/N2	Stream + 消费组	ACK 仅在组内，保留/重投/设备结果另定
窗口速率计数	String + INCR	故障重置政策明确，不能替 DB next_seq

分层练习与反馈

1–8 认类型与角色，9–16 手算小数据，17–22 审阅边界与故障。先写预测，再展开答案。

1. Redis 类型是否自动决定某份数据为权威？

不决定。角色来自业务合同、丢失政策和重建来源。

2. 单键在线提示 `presence:u-a:dev-1` 可以先用哪种形状？

本题可用 String；TTL 到期/缺键也不能证明用户真正离线。

3. 两字段 `last_id,seq` 的小预览为什么可选 Hash？

它们同属一个派生对象，可按字段读/更新；Hash 不自动赋予权限或持久事实地位。

4. `INCR rate:*` 与数据库同事务分配 `next_seq` 等价吗？

不等价。Redis 单命令计数不与 SQL 消息插入自动共同提交/回滚。

5. Set 与 Sorted Set 最直接的差别是什么？

Set 用于不重复成员与包含判断、不提供业务排序；Sorted Set 另有成员分数用于有序读取。

6. List 弹出一项就证明 B 设备收到了吗？

不能。弹出只改变 Redis List，消费者后续可能失败。

7. Redis Bitmap 是独立于 String 的底层数据类型吗？

不是；它是在 String 上的一组位操作。

8. Stream 的 `XACK` 默认等于删除整条 Stream 记录吗？

不等于。它确认该消费组的处理引用；条目保留/删除是另一件事，且不证明设备交付。

9. `candidate_members:c-a` 中有哪些用户？`u-c` 命中吗？

Set 有 u-a,u-b，u-c 不命中；这只是缓存候选结果。

10. `u-a` 的 ZSET 中 `c-a:100,c-b:90` 降序怎样排？

c-a 在前、c-b 在后。分数是本题派生量，不是跨设备实测时间。

11. 最近窗口 `[m-9,m-8,m-7]` 左进 m-10 后只保留三项是什么？

[m-10,m-9,m-8]；旧 m-7 可在权威历史中仍存在。

12. 位 0、1、2 中只有 bit2=1，`BITCOUNT` 是多少？

1；只数本题受控的三个位。

13. 可直接把字符串 `u-c` 当作 Bitmap 位偏移吗？

不能。须有稳定、受限的整数偏移映射，防稀疏巨大偏移和身份重排。

14. G1 读 N1/N2，只 ACK N1，哪项仍 pending？

N2 在该消费组仍待确认；N1 的 ACK 不证明 B 收到。

15. `preview:c-a` 命中 seq8，数据库已到 seq9，是新鲜命中吗？

不是。它是有值但过时，是否违约要按预览一致性合同判断。

16. Set 中还残留已退群 A，可允许 A 发 `m-10` 吗？

不能凭此 Set 放行。成员资格须按受控权威/版本状态重新判断。

17. 为何不能把完整 `c-a` 历史无限追加到一个 List？

会无界增长，老页范围、编辑/撤回、权限与恢复都不自然；权威历史仍由数据库合同承担。

18. Stream N1 已 ACK 就能返回“B 已读”吗？

不能。消费组处理、设备接收、展示和已读是不同确认点。

19. Redis `EXPIRE` 尚未到期，能保证预览仍是最新 seq9 吗？

不能。源可在 TTL 期间变化，需失效或版本检查。

20. 缓存键因 `maxmemory` 被逐出，权威消息也被删除了吗？

不因此删除。被淘汰的是 Redis 副本；权威消息按自身数据库/恢复合同判断。

21. SQL 插入 `m-9` 成功、Redis XADD 失败，Stream 类型会自动补齐跨系统事务吗？

不会。两系统不是同一原子提交；需 07.10 的 outbox/重试/对账等方案。

22. 为 `candidate_members:c-a` 选 Set 前，至少还要写哪三项边界？

权威权限来源、退群后的失效/版本政策、键的最大规模与重建方式；不能只会 SISMEMBER。

本章完成标准与下一步

不看答案时，能从操作形状选出本题 String/Hash/Set/ZSET/List/Bitmap/Stream 候选，手算 ZSET 排序、最近窗口、三个位和 N1/N2 pending；还能逐项说明哪些结果不等于授权、数据库提交或 B 设备确认，才算完成第一轮。第二轮由学习者在隔离环境核对所用 Redis 版本、命令、键大小、TTL、丢失与重建证据；本章没有代替运行。

按学习路线，下一章07.03 缓存读取与更新从 cache-aside 读取与数据库更新的交错讲旧值回填、TTL 和版本；07.04 再处理热点与集中失效。