Skip to main content

redis-patterns

Redisデータ構造パターン、キャッシング戦略、分散ロック、レート制限、Pub/Sub、本番アプリケーション用コネクション管理。

소스 정보

저장소
affaan-m/ECC
최근 소스 활동
2026년 5월 17일 06:31
감지된 SKILL.md 언어
일본어
스타
279,616
포크
41,604

설치 방법

기본적으로 소스를 먼저 확인하는 Prompt가 선택됩니다. 직접 명령으로 전환하거나 로컬 사본을 다운로드할 수도 있습니다.

소스 파일 검토

설치 여부를 결정하기 전에 SKILL.md와 SkillsMP에 표시된 보조 파일을 읽어 보세요.

SKILL.md 표시 중

SKILL.md
소스 지침 · 읽기 전용 미리보기
name
redis-patterns
description
Redisデータ構造パターン、キャッシング戦略、分散ロック、レート制限、Pub/Sub、本番アプリケーション用コネクション管理。
origin
ECC
# Redis Patterns 一般的なバックエンド使用例に対するRedisベストプラクティスの参考資料。 ## How It Works Redisはメモリ内データ構造ストアで、文字列、ハッシュ、リスト、セット、ソート済みセット、ストリームなどをサポートします。単一インスタンスでは個々のRedisコマンドは原子的ですが、マルチステップワークフローはLuaスクリプト、MULTI/EXECトランザクション、または明示的な同期化が必要です。RDBスナップショットまたはAOFログを通じてデータをオプションで永続化します。クライアントはRESPプロトコルを使用してTCP経由で通信します。接続プール不可欠でリクエストごとのハンドシェイクオーバーヘッドを回避します。 ## When to Activate - アプリケーションにキャッシング追加 - レート制限またはスロットリング実装 - 分散ロックまたはコーディネーション構築 - セッションまたはトークンストレージ設定 - Pub/SubまたはRedis Streams for messaging使用 - 本番環境でRedis設定(プール、削除、クラスタリング) ## Data Structure Cheat Sheet | Use Case | Structure | Example Key | |----------|-----------|-------------| | Simple cache | String | `product:123` | | User session | Hash | `session:abc` | | Leaderboard | Sorted Set | `scores:weekly` | | Unique visitors | Set | `visitors:2024-01-01` | | Activity feed | List | `feed:user:456` | | Event stream | Stream | `events:orders` | | Counters / rate limits | String (INCR) | `ratelimit:user:123` | | Bloom filter / HLL | HyperLogLog | `hll:pageviews` | ## Core Patterns ### Cache-Aside (Lazy Loading) ```python import redis import json r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, decode_responses=True) def get_product(product_id: int): cache_key = f"product:{product_id}" cached = r.get(cache_key) if cached: return json.loads(cached) product = db.query("SELECT * FROM products WHERE id = %s", product_id) r.setex(cache_key, 3600, json.dumps(product)) # TTL: 1 hour return product ``` ### Write-Through Cache ```python def update_product(product_id: int, data: dict): # DB書き込み先 db.execute("UPDATE products SET ... WHERE id = %s", product_id) # キャッシュを即座に更新 cache_key = f"product:{product_id}" r.setex(cache_key, 3600, json.dumps(data)) ``` ### Cache Invalidation ```python # タグベース削除 — セット内で関連キーをグループ化 def cache_product(product_id: int, category_id: int, data: dict): key = f"product:{product_id}" tag = f"tag:category:{category_id}" pipe = r.pipeline(transaction=True) pipe.setex(key, 3600, json.dumps(data)) pipe.sadd(tag, key) pipe.expire(tag, 3600) pipe.execute() def invalidate_category(category_id: int): tag = f"tag:category:{category_id}" keys = r.smembers(tag) if keys: r.delete(*keys) r.delete(tag) ``` ### Session Storage ```python import time import uuid def create_session(user_id: int, ttl: int = 86400) -> str: session_id = str(uuid.uuid4()) key = f"session:{session_id}" pipe = r.pipeline(transaction=True) pipe.hset(key, mapping={ "user_id": user_id, "created_at": int(time.time()), }) pipe.expire(key, ttl) pipe.execute() return session_id def get_session(session_id: str) -> dict | None: data = r.hgetall(f"session:{session_id}") return data if data else None def delete_session(session_id: str): r.delete(f"session:{session_id}") ``` ## Rate Limiting ### Fixed Window (Simple) ```python def is_rate_limited(user_id: int, limit: int = 100, window: int = 60) -> bool: key = f"ratelimit:{user_id}:{int(time.time()) // window}" pipe = r.pipeline(transaction=True) pipe.incr(key) pipe.expire(key, window) count, _ = pipe.execute() return count > limit ``` ### Sliding Window (Lua — Atomic) ```lua -- sliding_window.lua local key = KEYS[1] local now = tonumber(ARGV[1]) local window = tonumber(ARGV[2]) local limit = tonumber(ARGV[3]) redis.call('ZREMRANGEBYSCORE', key, 0, now - window) local count = redis.call('ZCARD', key) if count < limit then -- Use unique member (now + sequence) to avoid collisions within the same millisecond local seq_key = key .. ':seq' local seq = redis.call('INCR', seq_key) redis.call('EXPIRE', seq_key, math.ceil(window / 1000)) redis.call('ZADD', key, now, now .. '-' .. seq) redis.call('EXPIRE', key, math.ceil(window / 1000)) return 1 end return 0 ``` ```python sliding_window = r.register_script(open('sliding_window.lua').read()) def allow_request(user_id: int) -> bool: key = f"ratelimit:sliding:{user_id}" now = int(time.time() * 1000) return bool(sliding_window(keys=[key], args=[now, 60000, 100])) ``` ## Distributed Locks ### Distributed Lock (Single Node — SET NX PX) ```python import uuid def acquire_lock(resource: str, ttl_ms: int = 5000) -> str | None: lock_key = f"lock:{resource}" token = str(uuid.uuid4()) acquired = r.set(lock_key, token, px=ttl_ms, nx=True) return token if acquired else None def release_lock(resource: str, token: str) -> bool: release_script = """ if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end """ result = r.eval(release_script, 1, f"lock:{resource}", token) return bool(result) # Usage token = acquire_lock("order:payment:123") if token: try: process_payment() finally: release_lock("order:payment:123", token) ``` > マルチノード設定の場合、フルRedlockアルゴリズムを実装する `redlock-py` ライブラリを使用してください。 ## Pub/Sub & Streams ### Pub/Sub (Fire-and-Forget) ```python # Publisher def publish_event(channel: str, payload: dict): r.publish(channel, json.dumps(payload)) # Subscriber (blocking — run in separate thread/process) def subscribe_events(channel: str): pubsub = r.pubsub() pubsub.subscribe(channel) for message in pubsub.listen(): if message['type'] == 'message': handle(json.loads(message['data'])) ``` ### Redis Streams (Durable Queue) ```python # Producer def emit(stream: str, event: dict): r.xadd(stream, event, maxlen=10000) # Cap stream length # Consumer group — guarantees at-least-once delivery try: r.xgroup_create('events:orders', 'processor', id='0', mkstream=True) except Exception: pass # Group already exists def consume(stream: str, group: str, consumer: str): while True: messages = r.xreadgroup(group, consumer, {stream: '>'}, count=10, block=2000) for _, entries in (messages or []): for msg_id, data in entries: process(data) r.xack(stream, group, msg_id) ``` > 配信保証、コンシューマーグループ、または再生が必要な場合、Pub/Sub代わりに**Streams**を優先してください。 ## Key Design ### Naming Conventions ``` # Pattern: resource:id:field user:123:profile order:456:status cache:product:789 # Pattern: namespace:resource:id myapp:session:abc123 myapp:ratelimit:user:123 # Pattern: resource:date (time-bound keys) stats:pageviews:2024-01-01 ``` ### TTL Strategy | Data Type | Suggested TTL | |-----------|--------------| | User session | 24h (`86400`) | | API response cache | 5–15 min | | Rate limit window | Match window size | | Short-lived tokens | 5–10 min | | Leaderboard | 1h–24h | | Static/reference data | 1h–1 week | 常にTTLを設定してください。TTLなしのキーは無限に蓄積してメモリ圧力を引き起こします。 ## Connection Management ### Connection Pooling ```python from redis import ConnectionPool, Redis pool = ConnectionPool( host='localhost', port=6379, db=0, max_connections=20, decode_responses=True, socket_connect_timeout=2, socket_timeout=2, ) r = Redis(connection_pool=pool) ``` ### Cluster Mode ```python from redis.cluster import RedisCluster r = RedisCluster( startup_nodes=[{"host": "redis-1", "port": 6379}], decode_responses=True, skip_full_coverage_check=True, ) ``` ### Sentinel (High Availability) ```python from redis.sentinel import Sentinel sentinel = Sentinel( [('sentinel-1', 26379), ('sentinel-2', 26379)], socket_timeout=0.5, ) master = sentinel.master_for('mymaster', decode_responses=True) replica = sentinel.slave_for('mymaster', decode_responses=True) ``` ## Eviction Policies | Policy | Behavior | Best For | |--------|----------|----------| | `noeviction` | Error on write when full | Queues / critical data | | `allkeys-lru` | Evict least recently used | General cache | | `volatile-lru` | LRU only among keys with TTL | Mixed data store | | `allkeys-lfu` | Evict least frequently used | Skewed access patterns | | `volatile-ttl` | Evict soonest-to-expire | Prioritize long-lived data | `redis.conf`を通じて設定:`maxmemory-policy allkeys-lru` ## Anti-Patterns | Anti-Pattern | Problem | Fix | |---|---|---| | Keys with no TTL | Memory grows unbounded | Always set TTL | | `KEYS *` in production | Blocks the server (O(N)) | Use `SCAN` cursor | | Storing large blobs (>100KB) | Slow serialization, memory pressure | Store reference + fetch from object store | | Single Redis for everything | No isolation between cache & queue | Use separate DBs or instances | | Ignoring connection pool limits | Connection exhaustion under load | Size pool to workload | | Not handling cache miss stampede | Thundering herd on cold start | Use locks or probabilistic early expiry | | `FLUSHALL` without thought | Wipes entire instance | Scope deletes by key pattern | ### Cache Miss Stampede Prevention ```python import threading _locks: dict[str, threading.Lock] = {} _locks_mutex = threading.Lock() def get_with_lock(key: str, fetch_fn, ttl: int = 300): cached = r.get(key) if cached: return json.loads(cached) with _locks_mutex: if key not in _locks: _locks[key] = threading.Lock() lock = _locks[key] with lock: cached = r.get(key) # Re-check after acquiring lock if cached: return json.loads(cached) value = fetch_fn() r.setex(key, ttl, json.dumps(value)) return value ``` > マルチプロセスデプロイメント:インプロセスロックを上記の分散ロックセクション から `acquire_lock`/`release_lock` に置き換えてください。 ## Examples **Django/Flask APIエンドポイントにキャッシング追加:** レスポンスに5分TTLでCache-asideを使用。リクエストパラメータでキーを指定。 **ユーザーごとにAPIレート制限:** 低トラフィックエンドポイントに固定ウィンドウを `pipeline(transaction=True)` で使用;正確なユーザーごと制限にはsliding-windowの Lua使用。 **ワーカー間のバックグラウンドジョブ調整:** 予想ジョブ期間を超えるTTLで `acquire_lock` を使用。常に `finally` ブロックでリリース。 **複数購読者への通知のファンアウト:** ファイアアンドフォーゲットにPub/Subを使用。保証配信または再生が必要な場合、Streamsに切り替え。 ## Quick Reference | Pattern | When to Use | |---------|-------------| | Cache-aside | Read-heavy, tolerate slight staleness | | Write-through | Strong consistency required | | Distributed lock | Prevent concurrent access to a resource | | Sliding window rate limit | Accurate per-user throttling | | Redis Streams | Durable event queue with consumer groups | | Pub/Sub | Broadcast with no delivery guarantees needed | | Sorted Set leaderboard | Ranked scoring, pagination | | HyperLogLog | Approximate unique count at low memory | ## Related - Skill: `postgres-patterns` — リレーショナルデータパターン - Skill: `backend-patterns` — APIおよびサービスレイヤーパターン - Skill: `database-migrations` — スキーマバージョニング - Skill: `django-patterns` — Djangoキャッシュフレームワーク統合 - Agent: `database-reviewer` — 全データベースレビューワークフロー
GitHub에서 보기