Redis面试专题

基础

Redis有哪些数据结构？

• String（最常用）
  是redis中最基本的数据类型，一个key对应一个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。如数字，字符串，jpg图片或者序列化的对象。
  常用命令 get 、 set 、 del 、 incr、 decr 等
• List
  链表（redis 使用双端链表实现的 List），是有序的，value可以重复，可以通过下标取出对应的value值，左右两边都能进行插入和删除数据。
  常用命令 lpush、rpush、lpop、rpop、lrange、llen、lindex等
• Hash
  Map集合，key-map! value是一个map集合
  常用命令 hset、hget、hlen、hsetnx 等
• Set
  无序集合 1.不允许有重复的元素，2.集合中的元素是无序的，不能通过索引下标获取元素，3.支持集合间的操作，可以取多个集合取交集、并集、差集
  常用命令 sadd、srem 、smembers 、sismember 、scard 等
• Zset
  有序集合--有序集合和集合有着必然的联系，保留了集合不能有重复成员的特性，区别是，有序集合中的元素是可以排序的，它给每个元素设置一个分数，作为排序的依据。

另外

• Geo
  主要用于存储地理位置信息，并对存储的信息进行操作 例如：查看附近的人，计算与某点之间的距离等操作
• HyperLogLog
  用来做基数统计的算法，HyperLogLog 的优点是，在输入元素的数量或者体积非常非常大时，计算基数所需的空间总是固定 的、并且是很小的。
• Pub/Sub
  发布订阅

Redis一个实例能存多少个key?

Redis一共有0-15总共16个db，默认使用db0
Redis一个数据库能存储2.5亿的Key，一个value的最大容量为512MB；

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 数据都放在内存中，断电即失，所以持久化是必须的。将内存中的数据保存在磁盘，下一次启动的时候就可以恢复数据到内存中。）

Redis 提供了两种持久化方式：RDB（默认） 和AOF

• RDB（Snapshotting）：快照持久化、全量持久化

RDB持久化是指 在指定的时间间隔内将内存中的 数据集快照 写入磁盘，实际操作过程是主进程fork一个子进程，先将数据集写入临时文件（dump.rdb），写入成功后，再替换之前的文件，默认用二进制压缩存储。具体间隔多长时间持久化一次，要看配置文件具体配置。

默认配置为：
save 900 1     #在900秒(15分钟)之后，如果至少有1个key发生变化，Redis就会自动触发BGSAVE命令创建快照。
save 300 10    #在300秒(5分钟)之后，如果至少有10个key发生变化，Redis就会自动触发BGSAVE命令创建快照。
save 60 10000  #在60秒(1分钟)之后，如果至少有10000个key发生变化，Redis就会自动触发BGSAVE命令创建快照。

当然了，你也可以通过调用 SAVE （同步保存）或者 BGSAVE（异步保存），手动让 Redis 进行数据集保存操作。
一般来说，在生产环境很少执行 SAVE 操作，因为它会阻塞所有客户端，保存数据库的任务通常由 BGSAVE 命令异步地执行。
然而，如果负责保存数据的后台子进程不幸出现问题时， SAVE 可以作为保存数据的最后手段来使用。

• AOF（append only file）：增量持久化

AOF持久化 是以日志的形式记录服务器所处理的每一个写、删除操作，查询操作不会记录，以文本的方式追加记录到 appendonly.aof 文件，可以打开文件看到详细的操作记录。
如果开启AOF后，默认持久化方式为每秒同步一次：
appendfsync everysec 每秒钟同步一次，显示地将多个写命令同步到硬盘

【注】如果两个都配了 则优先加载AOF。（同时开启两个持久化方案，则按照 AOF的持久化方案恢复数据。）

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• RDB优点

  • 数据紧凑，利于备份：RDB 是一个非常紧凑（compact）的文件，它保存了 Redis 在某个时间点上的数据集。这种文件非常适合用于进行备份：比如说，你可以在最近的 24 小时内，每小时备份一次 RDB 文件，并且在每个月的每一天，也备份一个 RDB 文件。这样的话，即使遇上问题，也可以随时将数据集还原到不同的版本。
  • 性能最大化：RDB对Redis的性能影响非常小，是因为在同步数据的时候他只是fork了一个子进程去做持久化的再由子进程完成这些持久化的工作，父进程无须执行任何磁盘 I/O 操作。

• RDB缺点

  • 容易造成数据丢失：如果你想保证数据的高可用性，即最大限度的避免数据丢失，那么RDB将不是一个很好的选择。因为系统一旦在定时持久化之前出现宕机现象，此前没有来得及写入磁盘的数据都将丢失。
  • 数据量大时消耗资源：由于RDB是通过 fork 子进程来协助完成数据持久化工作的，因此，如果当数据集较大时，客户端可能会暂停几毫秒甚至几秒；如果 你公司在做秒杀的时候他刚好在这个时候 fork 了一个子进程去生成一个大快照，这就很容易出现问题。

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• AOF优点

  • 保证数据的完整性 每一次修改都同步，文件的完整性会更好
  • 每一秒都同步，可能会丢失一秒的数据

• AOF缺点

  • 对于相同数量的数据集来说，AOF文件通常要大于RDB文件。AOF在恢复大数据集时比RDB的恢复速度要慢。
  • 根据同步策略的不同，AOF在运行效率上往往会慢于RDB。总之，每秒同步策略的效率是比较高的，同步禁用策略的效率和RDB一样高效。

二者选择的标准，就是看系统是愿意 牺牲一些性能，换取更高的缓存一致性（aof），还是愿意写操作频繁的时候，不启用备份来换取更高的性能，待手动运行save的时候，再做备份（rdb）。rdb这个就更有些 最终一致性（eventually consistent）的意思了。

进阶

Redis是单线程的为什么速度还这么快

Redis 读的速度是110000次/s，写的速度是80000次/s 。

1.redis是基于内存的，内存的读写速度非常快；
2.redis是单线程的，省去了很多上下文切换线程的时间；
3.redis使用多路复用技术，可以处理并发的连接；

简单解释下第二条：上下文切换就是cpu在多线程之间进行轮流执行（抢占cpu资源），而redis单线程的，因此避免了繁琐的多线程上下文切换

如果有大量的key需要设置同一时间过期，一般需要注意什么？

如果大量的key过期时间设置的过于集中，到过期的那个时间点，Redis可能会出现短暂的卡顿现象。严重的话会出现缓存雪崩。
我们一般需要在时间上加一个随机值，使得过期时间分散一些。（比如：添加随机1-10分钟的失效时间）

Redis如何实现延时队列？

Redis分布式锁

缓存穿透（缓存和数据库都没有对应的数据）及如何解决？

缓存穿透是指：用户想要查询一个数据，发现redis缓存数据库没有，也就是缓存没有命中，于是向持久层数据库查询。发现也没有，于是本次查询失败。当用户很多的时候，缓存都没有命中，于是都去请求了持久层数据库。这会给持久层数据库造成很大的压力，这时候就相当于出现了缓存穿透。

• 方案一：缓存空对象

缓存空对象会有一个必须考虑的问题：
空值做了缓存，意味着缓存层中存了更多的键，需要更多的内存空间（如果是恶意攻击，缓存中的键值就会很多，问题更严重），比较有效的方法是针对这类数据设置一个较短的过期时间，让其自动过期。

• 方案二：布隆过滤器拦截

缓存击穿（所有查询全都聚集在缓存的某个点上）及如何解决？

缓存击，是指：一个key非常热点，在不停的扛着大并发，大并发集中对这一个点进行访问，当这个key在失效的瞬间，持续的大并发就穿破缓存，直接请求数据库，就像在一个屏障上凿开了一个洞。

缓存雪崩及如何解决？

缓存雪崩就是指：缓存由于某些原因（比如 宕机、cache服务挂掉 或 有大量的key在同一时间过期），导致大量请求涌入到数据库，从而导致数据库崩溃，整个系统崩溃，发生灾难。

缓存雪崩、穿透和击穿，是缓存最大的问题，要么不出现，一旦出现就是致命性的问题！

哨兵模式

主从之间的数据怎么同步的？

你启动一台slave 的时候，他会发送一个psync命令给master ，如果是这个slave第一次连接到master，他会触发一个全量复制。master就会启动一个线程，生成RDB快照，还会把新的写请求都缓存在内存中，RDB文件生成后，master会将这个RDB发送给slave的，slave拿到之后做的第一件事情就是写进本地的磁盘，然后加载进内存，然后master会把内存里面缓存的那些新命名都发给slave。

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参考文章：

• 《进大厂系列》系列-Redis常见面试题
• centos中使用Redis