本文へ移動
cccskills
無料GitHub で公開日本語紹介

redis-patterns

Redisを使ったキャッシュ、アクセス回数制限、複数処理の同時実行制御、メッセージ配信を設計し、キーの有効期限や接続管理も見直すスキル。

原文原文の説明を見る

Redis data structure patterns, caching strategies, distributed locks, rate limiting, pub/sub, and connection management for production applications. Use when adding caching, a distributed lock, rate limiting, or pub/sub with Redis, or when key design needs review.

インストール方法を見る

こんなときに便利

  • APIにキャッシュを追加したいとき
  • 利用者別にアクセス回数を制限
  • ワーカーのジョブ同時実行を防止
  • イベント配信方式を選びたいとき
  • キーの有効期限と接続設定の見直し

日本語での紹介

できること

Redisを使うバックエンドの設計と実装を支援します。キャッシュの読み込み・更新・削除、セッション保存、利用者ごとのアクセス回数制限、複数の処理が同じ資源を同時に扱わないための分散ロックを、コード例に沿って整理します。用途に合うデータ構造の選択に加え、キーの命名、有効期限、接続の再利用、メモリ不足時のデータ削除方針も扱います。

こんなときに便利

APIにキャッシュを追加したい開発者や、複数のワーカーでジョブを実行するサービスに向いています。イベント配信にPub/SubとRedis Streamsのどちらを使うか迷う場合や、本番運用前にキー設計と接続設定を見直す場面にも使えます。

使い方の例

  • 「APIのレスポンスに5分間のキャッシュを追加して」
  • 「利用者ごとのリクエスト数を制限する実装を考えて」
  • 「複数のワーカーが同じジョブを同時実行しないようにして」

注意点

実装にはRedisへの接続が必要で、主なコード例はPythonのredisを使います。複数段階の操作を不可分に実行するには、Luaやトランザクションなどの対応が必要です。Pub/Subには配信保証がなく、配信保証や再読み込みが必要な場合はRedis Streamsを選ぶ方針です。

この紹介文は、公開されている SKILL.md をもとに AI(Claude Haiku)が作成しました。正確な仕様は下の原文を確認してください。

含まれるファイル(1)

  • SKILL.md11.7 KB

SKILL.md(原文)

インストールする前に、エージェントに与えられる指示の中身を確認できます。

Redis Patterns

Quick reference for Redis best practices across common backend use cases.

How It Works

Redis is an in-memory data structure store that supports strings, hashes, lists, sets, sorted sets, streams, and more. Individual Redis commands are atomic on a single instance; multi-step workflows require Lua scripts, MULTI/EXEC transactions, or explicit synchronization to stay atomic. Data is optionally persisted via RDB snapshots or AOF logs. Clients communicate over TCP using the RESP protocol; connection pools are essential to avoid per-request handshake overhead.

When to Activate

  • Adding caching to an application
  • Implementing rate limiting or throttling
  • Building distributed locks or coordination
  • Setting up session or token storage
  • Using Pub/Sub or Redis Streams for messaging
  • Configuring Redis in production (pooling, eviction, clustering)

Data Structure Cheat Sheet

Use CaseStructureExample Key
Simple cacheStringproduct:123
User sessionHashsession:abc
LeaderboardSorted Setscores:weekly
Unique visitorsSetvisitors:2024-01-01
Activity feedListfeed:user:456
Event streamStreamevents:orders
Counters / rate limitsString (INCR)ratelimit:user:123
Bloom filter / HLLHyperLogLoghll:pageviews

Core Patterns

Cache-Aside (Lazy Loading)

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

def update_product(product_id: int, data: dict):
    # Write to DB first
    db.execute("UPDATE products SET ... WHERE id = %s", product_id)

    # Immediately update cache
    cache_key = f"product:{product_id}"
    r.setex(cache_key, 3600, json.dumps(data))

Cache Invalidation

# Tag-based invalidation — group related keys under a set
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

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)

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)

-- 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
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)

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)

For multi-node setups use the redlock-py library which implements the full Redlock algorithm.

Pub/Sub & Streams

Pub/Sub (Fire-and-Forget)

# 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)

# 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)

Prefer Streams over Pub/Sub when you need delivery guarantees, consumer groups, or replay.

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 TypeSuggested TTL
User session24h (86400)
API response cache5–15 min
Rate limit windowMatch window size
Short-lived tokens5–10 min
Leaderboard1h–24h
Static/reference data1h–1 week

Always set a TTL. Keys without TTL accumulate indefinitely and cause memory pressure.

Connection Management

Connection Pooling

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

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)

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

PolicyBehaviorBest For
noevictionError on write when fullQueues / critical data
allkeys-lruEvict least recently usedGeneral cache
volatile-lruLRU only among keys with TTLMixed data store
allkeys-lfuEvict least frequently usedSkewed access patterns
volatile-ttlEvict soonest-to-expirePrioritize long-lived data

Set via redis.conf: maxmemory-policy allkeys-lru

Anti-Patterns

Anti-PatternProblemFix
Keys with no TTLMemory grows unboundedAlways set TTL
KEYS * in productionBlocks the server (O(N))Use SCAN cursor
Storing large blobs (>100KB)Slow serialization, memory pressureStore reference + fetch from object store
Single Redis for everythingNo isolation between cache & queueUse separate DBs or instances
Ignoring connection pool limitsConnection exhaustion under loadSize pool to workload
Not handling cache miss stampedeThundering herd on cold startUse locks or probabilistic early expiry
FLUSHALL without thoughtWipes entire instanceScope deletes by key pattern

Cache Miss Stampede Prevention

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

Note: for multi-process deployments, replace the in-process lock with acquire_lock/release_lock from the Distributed Locks section above.

Examples

Add caching to a Django/Flask API endpoint: Use cache-aside with setex and a 5-minute TTL on the response. Key on the request parameters.

Rate-limit an API by user: Use fixed-window with pipeline(transaction=True) for low-traffic endpoints; use sliding-window Lua for accurate per-user throttling.

Coordinate a background job across workers: Use acquire_lock with a TTL that exceeds the expected job duration. Always release in a finally block.

Fan-out notifications to multiple subscribers: Use Pub/Sub for fire-and-forget. Switch to Streams if you need guaranteed delivery or replay for late consumers.

Quick Reference

PatternWhen to Use
Cache-asideRead-heavy, tolerate slight staleness
Write-throughStrong consistency required
Distributed lockPrevent concurrent access to a resource
Sliding window rate limitAccurate per-user throttling
Redis StreamsDurable event queue with consumer groups
Pub/SubBroadcast with no delivery guarantees needed
Sorted Set leaderboardRanked scoring, pagination
HyperLogLogApproximate unique count at low memory

Related

  • Skill: postgres-patterns — relational data patterns
  • Skill: backend-patterns — API and service layer patterns
  • Skill: database-migrations — schema versioning
  • Skill: django-patterns — Django cache framework integration
  • Agent: database-reviewer — full database review workflow

レビュー

まだレビューはありません。使ってみた感想をお寄せください。

同じリポジトリのスキル

概要と使いどころ

accessibility

無料日本語概要

Web・iOS・Androidの画面を、読み上げやキーボード操作に対応させ、ラベル、配色、操作対象の大きさなどをWCAG 2.2に沿って設計・点検するスキル。

  • アイコンボタンの説明を付けたいとき
  • キーボード操作とモーダルの点検
  • コントラストや操作対象の大きさの確認
affaan-m/ECC27.8万2026年10月12日 更新

agent-architecture-audit

無料日本語概要

AIエージェントの不調を、指示・記憶・ツール実行・画面表示など12の層から調べるスキル。コードやログを根拠に原因を整理し、重要度順の指摘と修正案をまとめます。

  • アプリ内だけで起きる不調を調べたいとき
  • 過去の会話が混ざる原因を調査
  • ツールの未実行や実行の誤報を確認
affaan-m/ECC27.8万2026年10月12日 更新

agent-eval

無料日本語概要

実際の開発課題で複数のコーディングエージェントを比較するスキル。成功率、取得可能なAPI費用、所要時間、繰り返し実行の安定性を測り、選定や更新後の評価に使えます。

  • 実際の開発課題でエージェントを比較
  • 新しいツールやモデルの導入前評価
  • エージェント更新後の性能確認
affaan-m/ECC27.8万2026年10月12日 更新

agent-harness-construction

無料日本語概要

AIエージェントが使うツールの種類や入出力、エラーからの復帰手順を設計・見直します。文脈の情報量も整理し、作業完了率や再試行回数で改善を評価します。

  • エージェントのツールや入力形式の設計
  • ツールの結果と次の行動を明確にしたいとき
  • 安全な再試行と停止条件を定めたいとき
affaan-m/ECC27.8万2026年10月12日 更新

agent-introspection-debugging

無料日本語概要

AIエージェントの失敗や同じ操作の繰り返しを記録し、原因の切り分け、小さな復旧操作、結果の報告まで進める手順を示して、根拠のある再試行につなげるスキル。

  • 同じツール操作を繰り返す原因の調査
  • 会話の肥大化による品質低下の調査
  • ファイルパスや環境の食い違いの確認
affaan-m/ECC27.8万2026年10月12日 更新

agent-introspection-debugging

無料日本語概要

AIエージェントが失敗や同じ操作を繰り返す原因を、エラーと実行状況から整理します。小さな復旧操作を試し、結果と根拠を引き継げる報告にまとめるスキルです。

  • エージェントの連続失敗を診断したいとき
  • 同じツール操作のループ調査
  • 情報の蓄積による出力劣化の点検
affaan-m/ECC27.8万2026年10月5日 更新

affaan-m のスキルをすべて見る

このスキルの問題を報告する