Redis 面试题

标签：面试题缓存 lock Redis 加锁 key 客户端

1. Redis 是什么？

Redis 是一种基于内存的数据库，对数据的读写操作都是在内存中完成，因此读写速度非常快，常用于缓存，消息队列、分布式锁等场景。

2. Redis 有哪些数据类型？

5 种基础数据结构：String（字符串）、List（列表）、Set（集合）、Hash（哈希）、Zset（有序集合）。
3 种特殊数据结构：HyperLogLogs（基数统计）、Bitmap （位存储）、Geospatial (地理位置)。

String 是最常用的数据类型，String 类型的应用场景：缓存对象、常规计数、分布式锁、共享 session 信息等。

2.1 缓存对象

使用 String 来缓存对象有两种方式：

直接缓存整个对象的 JSON，命令例子： SET user:1 '{"name":"xiaolin", "age":18}'。
采用将 key 进行分离为 user:ID:属性，采用 MSET 存储，用 MGET 获取各属性值，命令例子： MSET user:1:name xiaolin user:1:age 18 user:2:name xiaomei user:2:age 20。

2.2 使用 Redis实现分布式锁

SET 命令有个 NX 参数可以实现「key不存在才插入」，可以用它来实现分布式锁：

如果 key 不存在，则显示插入成功，可以用来表示加锁成功；
如果 key 存在，则会显示插入失败，可以用来表示加锁失败。

一般而言，还会对分布式锁加上过期时间，分布式锁的命令如下：

SET lock_key unique_value NX PX 10000

lock_key 就是 key 键；
unique_value 是客户端生成的唯一的标识；
NX 代表只在 lock_key 不存在时，才对 lock_key 进行设置操作；
PX 10000 表示设置 lock_key 的过期时间为 10s，这是为了避免客户端发生异常而无法释放锁。(EX 的单位为秒)

而解锁的过程就是将 lock_key 键删除，但不能乱删，要保证执行操作的客户端就是加锁的客户端。所以，解锁的时候，我们要先判断锁的 unique_value 是否为加锁客户端，是的话，才将 lock_key 键删除。这里提一点：如何保证解锁的客户端为加锁客户端呢？可以给 key 再加一个随机不重复的 id，这样 key 唯一了，只有加锁的客户端才能解锁。

可以看到，解锁是有两个操作，这时就需要 Lua 脚本来保证解锁的原子性，因为 Redis 在执行 Lua 脚本时，可以以原子性的方式执行，保证了锁释放操作的原子性。

// 释放锁时，先比较 unique_value 是否相等，避免锁的误释放
if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] then
    return redis.call("del",KEYS[1])
else
    return 0
end

这样一来，就通过使用 SET 命令和 Lua 脚本在 Redis 单节点上完成了分布式锁的加锁和解锁。

3. 为什么用 Redis 作为 MySQL 的缓存？

主要是因为 Redis 具备「高性能」和「高并发」两种特性。

高性能：假如用户第一次访问 MySQL 中的某些数据。这个过程会比较慢，因为是从硬盘上读取的。将该用户访问的数据缓存在 Redis 中，这样下一次再访问这些数据的时候就可以直接从缓存中获取了，操作 Redis 缓存就是直接操作内存，所以速度相当快。
高并发：单台设备的 Redis 的 QPS（Query Per Second，每秒钟处理完请求的次数）是 MySQL 的 10 倍。Redis 单机的 QPS 能轻松破 10w，而 MySQL 单机的 QPS 很难破 1w。

4. Redis为何这么快？

Redis 内部做了非常多的性能优化，比较重要的有下面 3 点：

Redis 基于内存，内存的访问速度是磁盘的上千倍；
Redis 基于 Reactor 模式设计开发了一套高效的事件处理模型，主要是单线程事件循环和 IO 多路复用；
Redis 内置了多种优化过后的数据结构实现，性能非常高。

5. 开发中常用的 Redis 命令有哪些？

set：设置值，比如：set key value
get：获取值，比如：get key
exists：检查给定 key 是否存在，比如：EXISTS KEY_NAME
del：删除 key，比如：DEL KEY_NAME
expire：为给定 key 设置过期时间，以秒为单位，比如： Expire KEY_NAME TIME_IN_SECONDS
ttl：以秒为单位，返回给定 key 的剩余生存时间
mset：同时 set 多个值，比如：MSET key1 value1 key2 value2 .. keyN valueN
mget：获取所有(一个或多个)给定 key 的值，比如：MGET KEY1 KEY2 .. KEYN
hset：hash 命令，存储的值哈希表，一个 key 对应一个哈希表。比如：hset key field1 value1 field2 value2
hget：获取哈希表。比如：hget key
hexists：判断哈希表 key 是否存在
hedel：删除哈希表 key

6. Redis 如何实现数据不丢失？

Redis 共有三种数据持久化的方式：

AOF 日志：Redis 在执行完一条写操作命令后，就会把该命令以追加的方式写入到一个文件里，然后 Redis 重启时，会读取该文件记录的命令，然后逐一执行命令的方式来进行数据恢复。
RDB 快照：将某一时刻的内存数据，以二进制的方式写入磁盘；
混合持久化方式：Redis 4.0 新增的方式，集成了 AOF 和 RBD 的优点；

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