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Redis

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Structures de Données Avancées

Partie 2 - Au-delà du simple cache

Lists, Sets, Sorted Sets, Hashes et Streams
Les super-pouvoirs de Redis

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Objectifs de cette partie

Maîtriser toutes les structures de données Redis
Comprendre les cas d'usage de chaque structure
Connaître la complexité des opérations
Implémenter des solutions réelles : ranking, timeline, panier
Découvrir Redis Streams pour l'event sourcing

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Les structures de données Redis

📝 Strings

Valeurs simples + opérations atomiques

Compteurs, cache, sessions

📋 Lists

Listes doublement chaînées

Queues, timelines, logs

🎯 Sets

Collections non ordonnées uniques

Tags, relations, unique visitors

🏆 Sorted Sets

Sets ordonnés par score

Leaderboards, indices, ranges

🗂️ Hashes

Maps field-value

Objets, profils, configurations

🌊 Streams

Log append-only

Events, IoT, chat, logs

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Strings : Opérations avancées

                    # Opérations atomiques sur les nombres

                    INCR stats:page:home:views

                    (integer) 1234

                    INCRBY product:1001:stock -5

                    (integer) 45

                    # Opérations sur les chaînes

                    APPEND log:events "\n2024-01-15: User login"

                    (integer) 156

                    # Get et Set atomique

                    GETSET config:version "2.0"

                    "1.9"

                    # Opérations bit-à-bit

                    SETBIT user:1001:features 5 1

                    GETBIT user:1001:features 5

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Pattern : Compteurs distribués

                    # Compteur simple

                    INCR api:calls:total

                    # Compteur avec expiration (rate limiting)

                    SET api:user:1001:calls:2024-01-15-14 0 EX 3600

                    INCR api:user:1001:calls:2024-01-15-14

                    # Vérifier la limite

                    GET api:user:1001:calls:2024-01-15-14

                    "42"

Cas d'usage : Analytics, Rate limiting, Statistiques temps réel

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Lists : Listes doublement chaînées

HEAD ← → [A] ← → [B] ← → [C] ← → TAIL

                    # Ajout d'éléments

                    LPUSH timeline:user:1001 "Post 3"

                    LPUSH timeline:user:1001 "Post 4"

                    RPUSH timeline:user:1001 "Post 1"

                    # Récupération

                    LRANGE timeline:user:1001 0 -1

                    1) "Post 4"

                    2) "Post 3"

                    3) "Post 1"

                    # Limiter la taille

                    LTRIM timeline:user:1001 0 99

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Patterns avec Lists

📨 Queue (FIFO)

                            LPUSH queue:emails "email1"

                            RPOP queue:emails

📚 Stack (LIFO)

                            LPUSH stack:tasks "task1"

                            LPOP stack:tasks

📰 Timeline sociale

                            LPUSH feed:user:id "post"

                            LRANGE feed:user:id 0 20

Opération	Complexité	Description
LPUSH/RPUSH	O(1)	Ajout en tête/queue
LPOP/RPOP	O(1)	Retrait en tête/queue
LRANGE	O(N)	Récupération d'une plage

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Sets : Collections non ordonnées

                    # Gestion des tags d'un article

                    SADD article:1001:tags "redis" "database" "nosql"

                    (integer) 3

                    # Vérifier l'appartenance

                    SISMEMBER article:1001:tags "redis"

                    (integer) 1

                    # Tous les membres

                    SMEMBERS article:1001:tags

                    1) "database"

                    2) "nosql"

                    3) "redis"

                    # Nombre d'éléments

                    SCARD article:1001:tags

                    (integer) 3

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Sets : Opérations ensemblistes

                    # Followers de deux utilisateurs

                    SADD followers:fatima "ahmed" "sara" "youssef"

                    SADD followers:hassan "sara" "youssef" "laila"

                    # Intersection - Followers communs

                    SINTER followers:fatima followers:hassan

                    1) "sara"

                    2) "youssef"

                    # Union - Tous les followers

                    SUNION followers:fatima followers:hassan

                    1) "ahmed" 2) "sara" 3) "youssef" 4) "laila"

                    # Différence - Followers exclusifs à Fatima

                    SDIFF followers:fatima followers:hassan

                    1) "ahmed"

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Patterns avec Sets

👥 Relations sociales

Amis, followers, likes

SADD friends:user:1001 "user:1002"

🏷️ Système de tags

Articles, produits, posts

SADD tag:redis "article:1" "article:2"

👁️ Visiteurs uniques

Analytics sans doublons

SADD visitors:2024-01-15 "ip:192.168.1.1"

                    # Exemple : Recommandations d'amis

                    # Amis d'amis qui ne sont pas déjà mes amis

                    SUNION friends:ahmed:friends friends:sara:friends

                    SDIFF temp:recommendations friends:youssef

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Sorted Sets : L'arme secrète de Redis

                    # Leaderboard de jeu

                    ZADD leaderboard:game:tetris 3500 "Ahmed"

                    ZADD leaderboard:game:tetris 4200 "Fatima"

                    ZADD leaderboard:game:tetris 3800 "Hassan"

                    # Top 3 (ordre décroissant)

                    ZREVRANGE leaderboard:game:tetris 0 2 WITHSCORES

                    1) "Fatima"

                    2) "4200"

                    3) "Hassan"

                    4) "3800"

                    5) "Ahmed"

                    6) "3500"

                    # Rang d'un joueur

                    ZREVRANK leaderboard:game:tetris "Hassan"

                    (integer) 1 # 2ème position (0-indexed)

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Sorted Sets : Cas d'usage avancés

                    # 1. Trending topics (score = timestamp)

                    ZADD trending:morocco 1705334400 "#CAN2024"

                    ZADD trending:morocco 1705338000 "#AtlasLions"

                    # 2. Géolocalisation (score = géohash)

                    ZADD stores:location 33.5731 "Store:Casablanca"

                    ZADD stores:location 34.0209 "Store:Rabat"

                    # 3. Priority queue (score = priorité)

                    ZADD tasks:queue 1 "send-email"

                    ZADD tasks:queue 10 "backup-db"

                    ZADD tasks:queue 5 "generate-report"

                    # Récupérer par priorité

                    ZPOPMAX tasks:queue

                    "backup-db"

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Hashes : Objets structurés

                    # Profil utilisateur

                    HSET user:1001 name "Fatima Zahra"

                    HSET user:1001 email "fz@example.ma"

                    HSET user:1001 city "Casablanca"

                    # Ou en une seule commande

                    HMSET product:3456 
                    name "Huile d'Argan Bio" 
                    price "250" 
                    stock "45" 
                    category "Cosmétique"

                    # Récupération

                    HGET user:1001 name

                    "Fatima Zahra"

                    HGETALL user:1001

                    1) "name"

                    2) "Fatima Zahra"

                    3) "email"

                    4) "fz@example.ma"

                    5) "city"

                    6) "Casablanca"

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Hashes vs String JSON

Aspect	Hash	String JSON
Accès partiel	✅ HGET field spécifique	❌ GET tout + parse
Mise à jour partielle	✅ HSET un seul field	❌ GET + modify + SET
Utilisation mémoire	✅ Optimisé pour petits objets	➖ Plus compact pour gros objets
Atomicité	✅ HINCRBY atomique	❌ Pas d'opération atomique
Nested objects	❌ Un seul niveau	✅ Structures complexes

                    # Incrément atomique avec Hash

                    HINCRBY product:3456 views 1

                    HINCRBY product:3456 stock -1

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Streams : Le log append-only

                    # Ajouter des événements

                    XADD events:orders * 
                    order_id 1001 
                    user_id 2001 
                    amount 250 
                    status "confirmed"

                    "1705334567890-0"

                    # Lire depuis le début

                    XRANGE events:orders - +

                    # Consumer groups

                    XGROUP CREATE events:orders analytics-group $

                    XREADGROUP GROUP analytics-group consumer1 
                    COUNT 10 STREAMS events:orders >

Avantages : Ordre garanti, Consumer groups, Acknowledgment, Replay possible

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Streams : Cas d'usage

📊 Event Sourcing

Historique complet des changements

Audit trail, CQRS

🌡️ IoT / Sensors

Flux de données temps réel

Température, GPS, métriques

💬 Chat / Messaging

Messages ordonnés avec historique

WhatsApp-like, notifications

📝 Activity Logs

Logs applicatifs centralisés

User actions, système events

                    # Exemple : IoT sensor data

                    XADD sensor:temp:room1 * temp 23.5 humidity 45

                    XADD sensor:temp:room1 MAXLEN ~ 1000 * temp 23.8 humidity 44

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Quelle structure choisir ?

Besoin	Structure	Exemple
Valeur simple, compteurs	String	Cache, sessions, counters
File d'attente, timeline	List	Queue jobs, feed social
Unicité, appartenance	Set	Tags, followers, online users
Classement, ordre	Sorted Set	Leaderboard, index, priority queue
Objet avec fields	Hash	User profile, config, product
Log ordonné, event stream	Stream	Events, chat, IoT data

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Complexité des opérations

Structure	Ajout	Accès	Suppression	Recherche
String	O(1)	O(1)	O(1)	-
List (head/tail)	O(1)	O(N)	O(1)	O(N)
Set	O(1)	O(1)	O(1)	O(1)
Sorted Set	O(log N)	O(log N)	O(log N)	O(log N)
Hash	O(1)	O(1)	O(1)	O(N)
Stream	O(1)	O(N)	O(N)	O(N)

💡 Redis reste ultra-rapide même avec O(N) grâce à l'in-memory

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Exemple : E-commerce marocain

                    # 1. Panier utilisateur (Hash)

                    HSET cart:user:1001 product:3456 2

                    HSET cart:user:1001 product:3457 1

                    # 2. Produits populaires (Sorted Set)

                    ZINCRBY products:popular 1 "Huile d'Argan"

                    ZREVRANGE products:popular 0 9

                    # 3. Utilisateurs en ligne (Set)

                    SADD users:online "user:1001"

                    EXPIRE users:online 300

                    # 4. Historique commandes (Stream)

                    XADD orders:stream * user 1001 total 750 items 3

                    # 5. Queue de traitement (List)

                    LPUSH orders:pending "order:5678"

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Points clés à retenir

Strings : Plus que du texte - compteurs atomiques, bitmaps
Lists : Parfaites pour queues et timelines
Sets : Relations et unicité garantie
Sorted Sets : La star pour classements et indices
Hashes : Objets légers avec accès aux fields
Streams : Event sourcing et messaging moderne

🚀 Prochaine partie : Intégration avec Node.js

Transformez ces structures en applications puissantes !