Redis面试题
Redis是一个开源的使用ANSI C语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API。从2010年3月15日起，Redis的开发工作由VMware主持。从2013年5月开始，Redis的开发由Pivotal赞助。
一、Redis支持的数据类型？
- String字符串：
- 格式: set key value
- string类型是二进制安全的。意思是redis的string可以包含任何数据。比如jpg图片或者序列化的对象 。
- string类型是Redis最基本的数据类型，一个键最大能存储512MB。
- Hash（哈希）
- 格式: hmset name key1 value1 key2 value2
- Redis hash 是一个键值(key=>value)对集合。
- Redis hash是一个string类型的field和value的映射表，hash特别适合用于存储对象。
- List（列表）
-
Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）
-
格式: lpush name value
-
在 key 对应 list 的头部添加字符串元素
格式: rpush name value -
在 key 对应 list 的尾部添加字符串元素
-
格式: lrem name index
-
key 对应 list 中删除 count 个和 value 相同的元素
-
格式: llen name
-
返回 key 对应 list 的长度
- Set（集合）
- 格式: sadd name value
- Redis的Set是string类型的无序集合。
- 集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是O(1)。
- zset(sorted set：有序集合)
- 格式: zadd name score value
- Redis zset 和 set 一样也是string类型元素的集合,且不允许重复的成员。
- 不同的是每个元素都会关联一个double类型的分数。redis正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。
- zset的成员是唯一的，但分数(score)却可以重复。
二、什么是Redis持久化？Redis有哪几种持久化方式？优缺点是什么？
持久化就是把内存的数据写到磁盘中去，防止服务宕机了内存数据丢失。
Redis 提供了两种持久化方式:RDB（默认） 和AOF
RDB：（Redis DataBase）
功能核心函数rdbSave(生成RDB文件)和rdbLoad（从文件加载内存）两个函数：
RDB.png
AOF：（Append-only file）
AOF.png
每当执行服务器(定时)任务或者函数时，flushAppendOnlyFile 函数都会被调用， 这个函数执行以下两个工作
aof写入保存：
WRITE：根据条件，将 aof_buf 中的缓存写入到 AOF 文件
SAVE：根据条件，调用 fsync 或 fdatasync 函数，将 AOF 文件保存到磁盘中。
存储结构：
内容是redis通讯协议(RESP )格式的命令文本存储。
比较：
- aof文件比rdb更新频率高，优先使用aof还原数据。
- aof比rdb更安全也更大
- rdb性能比aof好
- 如果两个都配了优先加载AOF
三、解释下什么是redis通讯协议(RESP )？有什么特点？
- RESP 是redis客户端和服务端之前使用的一种通讯协议；
- RESP 的特点：实现简单、快速解析、可读性好
- For Simple Strings the first byte of the reply is "+" 回复
- For Errors the first byte of the reply is "-" 错误
- For Integers the first byte of the reply is ":" 整数
- For Bulk Strings the first byte of the reply is "$" 字符串
- For Arrays the first byte of the reply is "*" 数组
四、Redis 有哪些架构模式？讲讲各自的特点。
1. 单机版
- 特点：简单
- 问题：内存容量有限；处理能力有限；无法高可用。
单机版.png
2. 主从复制
Redis 的复制（replication）功能允许用户根据一个 Redis 服务器来创建任意多个该服务器的复制品，其中被复制的服务器为主服务器（master），而通过复制创建出来的服务器复制品则为从服务器（slave）。 只要主从服务器之间的网络连接正常，主从服务器两者会具有相同的数据，主服务器就会一直将发生在自己身上的数据更新同步 给从服务器，从而一直保证主从服务器的数据相同。
-特点：master/slave 角色；master/slave 数据相同；降低 master 读压力在转交从库。
-问题：无法保证高可用；没有解决 master 写的压力。
主从复制.png
3. 哨兵
Redis sentinel 是一个分布式系统中监控 redis 主从服务器，并在主服务器下线时自动进行故障转移。其中三个特性：
监控（Monitoring）： Sentinel 会不断地检查你的主服务器和从服务器是否运作正常。
提醒（Notification）： 当被监控的某个 Redis 服务器出现问题时， Sentinel 可以通过 API 向管理员或者其他应用程序发送通知。
自动故障迁移（Automatic failover）： 当一个主服务器不能正常工作时， Sentinel 会开始一次自动故障迁移操作。
- 特点：
保证高可用；监控各个节点；自动故障迁移。 - 缺点：
主从模式，切换需要时间丢数据；没有解决 master 写的压力。
哨兵.png
4. 集群（proxy 型）
Twemproxy 是一个 Twitter 开源的一个 redis 和 memcache 快速/轻量级代理服务器； Twemproxy 是一个快速的单线程代理程序，支持 Memcached ASCII 协议和 redis 协议。
- 特点：多种 hash 算法：MD5、CRC16、CRC32、CRC32a、hsieh、murmur、Jenkins；支持失败节点自动删除；后端 Sharding 分片逻辑对业务透明，业务方的读写方式和操作单个 Redis 一致。
- 缺点：增加了新的 proxy，需要维护其高可用；failover 逻辑需要自己实现，其本身不能支持故障的自动转移可扩展性差，进行扩缩容都需要手动干预
集群（proxy 型）.png
5. 集群（直连型）
从redis 3.0之后版本支持redis-cluster集群，Redis-Cluster采用无中心结构，每个节点保存数据和整个集群状态,每个节点都和其他所有节点连接。
- 特点：无中心架构（不存在哪个节点影响性能瓶颈），少了 proxy 层；数据按照 slot 存储分布在多个节点，节点间数据共享，可动态调整数据分布；可扩展性，可线性扩展到 1000 个节点，节点可动态添加或删除；高可用性，部分节点不可用时，集群仍可用。通过增加 Slave 做备份数据副本；实现故障自动 failover，节点之间通过 gossip 协议交换状态信息，用投票机制完成 Slave到 Master 的角色提升。
- 缺点：资源隔离性较差，容易出现相互影响的情况；数据通过异步复制,不保证数据的强一致性；
集群（直连型）.png
五、Redis常用命令？
六、使用过Redis分布式锁么，它是怎么实现的？
先拿setnx来争抢锁，抢到之后，再用expire给锁加一个过期时间防止锁忘记了释放。
七、如果在setnx之后执行expire之前进程意外crash或者要重启维护了，那会怎么样？
set指令有非常复杂的参数，这个应该是可以同时把setnx和expire合成一条指令来用的！
八、使用过Redis做异步队列么，你是怎么用的？有什么缺点？
一般使用list结构作为队列，rpush生产消息，lpop消费消息。当lpop没有消息的时候，要适当sleep一会再重试。
缺点：
在消费者下线的情况下，生产的消息会丢失，得使用专业的消息队列如rabbitmq等。
能不能生产一次消费多次呢？
使用pub/sub主题订阅者模式，可以实现1:N的消息队列。
九、什么是缓存穿透？如何避免？什么是缓存雪崩？何如避免？
缓存穿透
一般的缓存系统，都是按照key去缓存查询，如果不存在对应的value，就应该去后端系统查找（比如DB）。一些恶意的请求会故意查询不存在的key,请求量很大，就会对后端系统造成很大的压力。这就叫做缓存穿透。
如何避免？
- 对查询结果为空的情况也进行缓存，缓存时间设置短一点，或者该key对应的数据insert了之后清理缓存。
- 对一定不存在的key进行过滤。可以把所有的可能存在的key放到一个大的Bitmap中，查询时通过该bitmap过滤。
缓存雪崩
当缓存服务器重启或者大量缓存集中在某一个时间段失效，这样在失效的时候，会给后端系统带来很大压力。导致系统崩溃。
如何避免？
- 在缓存失效后，通过加锁或者队列来控制读数据库写缓存的线程数量。比如对某个key只允许一个线程查询数据和写缓存，其他线程等待。
- 做二级缓存，A1为原始缓存，A2为拷贝缓存，A1失效时，可以访问A2，A1缓存失效时间设置为短期，A2设置为长期
- 不同的key，设置不同的过期时间，让缓存失效的时间点尽量均匀。
