Redis：真实单机实验与恢复模型

教材源码固定7.2.5；2026-10-23实际运行服务是用户本机127.0.0.1:6379的8.6.4。服务为standalone/master、0副本、AOF关闭。执行与编码教材和恢复教材分别解释机制。

完整可下载文件

文件	用途
run_local.py	标准库socket/RESP2真实服务入口，不依赖redis-cli或第三方包
models.py	缓存水位、第二replid/backlog与Sentinel授权纸面模型；放在上一级
compose.yaml	可选7.2.5隔离单主副本/AOF环境，本轮未运行

从仓库根执行下面命令；下载使用时保留labs/data-senior/redis/和labs/data-senior/models.py相对结构。

真实服务：输入、预期与边界

实验代码

python3 labs/data-senior/redis/run_local.py --mode inspect
python3 labs/data-senior/redis/run_local.py --mode encoding
python3 labs/data-senior/redis/run_local.py --mode atomic
python3 labs/data-senior/redis/run_local.py --mode ttl
python3 labs/data-senior/redis/run_local.py --mode wait
# 一次连接跑全部场景
python3 labs/data-senior/redis/run_local.py --mode all

默认host127.0.0.1/port6379，可用--host/--port指定自己获授权的服务；当前入口面向无密码standalone master。inspect只读INFO和指定CONFIG GET，不建键；其余mode先确认角色/模式和内存余量。maxmemory非0且余量不足16MiB则非零退出，不进行写入。编码阈值超本实验上界（Hash/整数Set512、Set/ZSet listpack128、value64）就返回skipped，不按大配置生成大量数据。

每次生成study_t17_<UUID>:命名空间，以SET NX EX120预留并记录实际创建成功的键，碰撞则失败。只对这些键操作，finally按列表DEL并逐键EXISTS确认，不按前缀扫描、不FLUSH、不更改配置、不启用AOF、不重启、不对用户既有键制造错误。少量有界样本仍有正常命令/脚本CPU成本；内存预检是本次采样，不是对其他并发负载的永久保证。实验脚本中断/连接失败会打印错误或清理错误，不能据正常路径的finally声称任何kill都保证零遗留；UUID前缀和源码中的本次键名可用于定点检查，勿全库清理。

mode	输入与独立预期	2026-10-23实际8.6.4结果
encoding	Hash512短字段后加第513、单65B值；513对同field；Set{1,2}+a+65B；513整数；ZSet128→129	Hash listpack→hashtable、长值HT，重复参数HLEN1/HT；Set intset→listpack→hashtable、513整数HT；ZSet listpack→skiplist
atomic	Lua先SET before再对非整数INCR；MULTI中SET、错误LPUSH、SET另一键	Lua报错仍为before；EXEC返回OK/WRONGTYPE/OK，两值before/after都存在
ttl	PX200后有界轮询GET、PTTL；SET KEEPTTL对照普通SET	初始PTTL200ms，最终GET空/PTTL=-2；KEEPTTL约60000ms，普通SET=-1
wait	同一个socket先SET written、再WAIT1/100ms、再GET	返回0但仍读written；只证明无副本不足分支，未证明成功ACK或落盘

all本次初始used_memory969104B/maxmemory134217728B、allkeys-lru；Hash512样本MEMORY USAGE4585B只作本次观察。12个专用键中TTL键已过期，finally删除仍存在的11个，剩余0。实际结果不是7.2.5运行结果，不产生时延/P99或可用性承诺。程序遇到命令错误、断言失败或清理失败非零退出；CONFIG GET未返回8.6.4的io-threads-do-reads，不能把旧版本配置默认值当作当前配置。

确定性模型：不能冒充真实集群

实验代码

python3 labs/data-senior/models.py --json cache
python3 labs/data-senior/models.py --json recovery
python3 labs/data-senior/models.py

cache手算：R读v1暂停600秒，W提交v2并删缓存，R回填后另有1秒TTL，旧值末端是提交后601000ms。F2拒绝fill1；fill2读2；F2存在而C1被放入时read空；事件未到前仍读1；F2丢失又可填1；F3删除水位拒绝v2。完整协议、读检查与寿命条件只维护在缓存与数据库一致性。旧共享模型中的投影拒旧反例仍保留。

recovery手算：当前ID，backlog offset100/histlen101，下一请求201可部分续传、99/202不行；第二ID截止150，150可而151不行；无backlog或错ID不行。5 Sentinel/quorum2，2票不授权、3票可；quorum4时3票不够、4票可。模型只有这些显式状态判断，不实现PSYNC流、Sentinel选举、网络、磁盘、时钟或数据副本提升。

可选7.2.5隔离环境：本轮未运行

只在自己新建的专用Compose项目中做以下演练，不把这些命令指向本机现有6379服务。先确认16379端口空闲；项目名使用本轮新名字，避免操作别人已存在的study-redis项目。

实验代码

redis_lab_project="study-redis-$(date +%s)-${RANDOM}"
docker compose -p "$redis_lab_project" -f labs/data-senior/redis/compose.yaml up -d
docker compose -p "$redis_lab_project" -f labs/data-senior/redis/compose.yaml exec primary redis-cli

在同一redis-cli会话对本实验新建键执行SET、WAIT1/1000与INFO replication，预期有副本时可返回1。仅停止上述项目的replica，再在原会话SET、WAIT1/100，预期不足但主GET仍存在；重新接入后用同步计数和日志判断partial/full，不以“数据回来”替代路径证据。

持久化演练仅在上述专用primary写本次键、BGREWRITEAOF并等待aof_rewrite_in_progress=0，检查aof_last_bgrewrite_status与完整manifest/base/增量，再只重启本项目primary，核对恢复值。不要直接删除看似旧的AOF文件。结束用同一project名执行compose down清理专用容器。普通重启不等同掉电，单机多个容器不证明机房隔离。

本轮未启动该Compose环境，也未运行AOF恢复、成功复制/WAITAOF确认、Sentinel、Cluster、分区、掉电、磁盘满或压力测试。它们有源码、协议与纸面输入，不能写成已实测。

业务缓存协议：正常交错与半执行错误

新增完整下载 cache_consistency.py，与run_local.py放同一目录；仅Python标准库。在仓库根执行：

实验代码

python3 labs/data-senior/redis/cache_consistency.py --host 127.0.0.1 --port 6379

版本域固定为Lua双精度能精确表达的1/2/3，不支持任意BIGINT版本直接tonumber。正常原子失效穿插两次GET时C为空；旧fill被拒，新fill成功，同版同内容DUPLICATE、异参CONFLICT，删除水位拒绝旧create。额外错误先SET F2再INCR非整数aux，留下F2/C1，分步旧F读放过1，而原子守卫返回null。最后显式丢失F/C，旧填1再次成功，说明恢复前提。

2026-10-23在本机8.6.4 standalone/master运行上述断言通过，三键清理剩余0。使用study_t20_UUID专用三键，角色/模式与16MiB内存余量预检沿用run_local，finally精确清理，不扫描、不更改配置。与上文T17键不同，仅本次新建键被操作；异常/强杀不保证清理成功。本实验不验证数据库/CDC/副本切换，完整协议仅维护于缓存教材。

共享模型的cache模式另枚举正常GET F、GET C、invalidate2、fill1、fill2的60个合法交错；正常违规0，半执行额外故障与同版异参分别输出，不能把人工坏状态当成正常协议反例。