Redis 面试知识点

1、Redis缓存数据库一致性

　　采用最终一致性，而不是采用强一致性，强一致性会导致系统吞吐量变差；采用双删除的策略，第二次删除，采用延迟删除；

　　推荐采用，先操作数据库，直接删除缓存的方式；

　　删除失败的情况，采用异步方式，重试操作；

　　读取binlog异步删除，使用开源框架canal，监听canal通知消息，当收到变化的消息时，完成对缓存的更新。主要用于数据库增量日志解析，提供增量数据订阅和消费；

2、Redis 单线程为什么这么快

　　Redis 基于Reactor模式开发了网络事件处理器，I/O 多路复用机制来同时监听多个Socket，根据Socket上的事件类型来选择对应的事件处理器来处理这个事件。可以实现高性能的网络通信模型。多个Socket 可能并发的产生不同的事件；通过排队操作，解决问题；

　　单线程快的原因：

　　（1）纯内存操作；

　　（2）核心是基于非阻塞的IO多路复用机制；

　　（3）单线程反而避免了多线程的频繁上下文切换带来的性能问题；

3、Redis 击穿、雪崩、穿透；

（1）缓存击穿。高并发时，当某一个key 非常热点（类似于爆款）。在不停的扛着大并发，当这个key在失效的瞬间，持续的大并发就穿破缓存，直接请求数据库并设置到缓存中，导致性能下降；

　　解决办法：（1）永不过期；（2）加锁排队；

　　当Redis缓存失效，采用同步锁Synchronized() ，读取数据库，并且更新Redis；

（2）缓存雪崩：缓存集中过期，或者缓存服务器宕机，导致大量请求访问数据库，造成数据库，瞬间压力过大，宕机；

　　解决办法：（1）加锁排队；（2）随机失效时间；（3）redis高可用；

（3）缓存穿透：数据库不存在缓存中也不存在，导致每次请求都回去查询数据库，这时的用户很有可能是攻击者，如发起为id为“-1”的数据或者id为特别大（不存在的数据），导致数据库过大或宕机；

　　解决方法：（1）参数校验；（2）缓存空对象；（3）布隆过滤器；是一种高效的数据结构；

4、分布式锁

　　通过Redis 的 SetNX实现分布式锁；

　　解决：Redisson；UUID，加锁； red lock()；

5、Redis的过期键的删除策略；

（1）惰性过期：只有当访问一个key时，才会判断该key是否已经过期，过期则清除。该策略可以最大化地节省CPU资源，却对内存非常不友好。极端情况。存在大量的过期key没有再次被访问，从而不会被清除，占用大量内存；

（2）定期过期：每隔一段的事件，会扫描一定数量的数据库的expires字典中一定数量的key，并清除其中已过期的key。该策略是前两者的一个折中方案。通过调整定时扫描的时间间隔和每次扫描的限定耗时，可以在不同情况下使得CPU和内存资源达到最优的平衡效果；

　　Redis中同时使用了惰性过期和定期过期两种过期策略；

6、Redis分布式锁底层是如何实现的？

（1）首先利用setnx来保证 : 如果key不存在才能获取到锁，如果key存在，则获取不到锁
（2）然后还要利用lua脚本来保证多个redis操作的原子性
（3）同时还要考虑到锁过期，所以需要额外的一个看门狗定时任务来监听锁是否需要续约
（4）同时还要考虑到redis节点挂掉后的情况，所以需要采用红锁的方式来同时向 N/2 + 1个节点申请锁，都申请到了才证明获取锁成功，这样就算其中某个redis节点挂掉了，锁也不能被其他客户端获取到；

7、Redis底层数据是如何用跳表来存储的？

 　　跳表（有序集合 Z - Set）：将有序链表改造为支持近似“折半查找”算法，可以进行快速的插入、删除、查找操作；

8、Redis Key过期了，为什么内存没有释放？

　　使用 SET 设置过期时间。 如果没有加上 EX 时间。则设置为永久不过期；

　　因此，在使用SET命令时，如果刚开始就设置了过期时间，那么之后修改这个Key值，也务必加上过期时间的参数，避免过期时间丢失问题；

9、Redis Key 没有设置过期时间，为什么被Redis主动删除了

　　当Redis已用内存超过maxmemory限定时，触发主动清除策略；

　　主动清除策略在Redis 4.0 之前一共实现了6中内存淘汰策略，在4.0之后，又增加了2种策略，总共8种：

　　1）针对设置了过期时间的Key做处理：

　　（1）volatile - ttl : 在筛选时，会针对设置了过期时间的键值对，根据过期时间的先后进行删除，越早过期的越先被删除。

　　（2）volatile-random:就像它的名称一样，在设置了过期时间的键值对中，进行随机删除。

　　（3）volatile-lru:会使用 LRU 算法筛选设置了过期时间的键值对删除。

　　（4）volatile-lfu:会使用 LFU 算法筛选设置了过期时间的键值对删除。

　　2）针对所有的Key做处理：

　　（5）allkeys-random : 从所有键值对中随机选择并删除数据。

　　（6）allkeys-lru : 使用 LRU 算法在所有数据中进行筛选删除；

　　（7）allkeys-u : 使用 LFU 算法在所有数据中进行筛选删除；

　　3）不处理：

　　（8）noeviction : 不会剔除任何数据，拒绝所有写入操作并返回客户端错误信息"(error) OOM command not alowed when used memory"，此时Redis只响应读操作。

10、Redis 淘汰Key的算法LRU与LFU区别：

　　首先介绍一下，LRU 和 LFU ：

　　（1）LRU算法（Least Recently Used，最近最少使用）：淘汰很久没有被访问过的数据，以最近一次访问时间为参考；

　　（2）LFU算法（Least Frequently Used，最不经常使用）：淘汰最近一段时间被访问次数最少得数据，以次数作为参考；

　　当存在大量的热点缓存数据时，LFU可能会更好点；

11、删除Key的命令会阻塞Redis吗？

　　时间复杂度：

　　删除单个字符串类型的key，时间复杂度O(1)；

　　删除单个集合、列表。时间为O(M)，M为长度；

12、Redis 主从、哨兵、集群架构优缺点比较

（1）主从节点 master 主节点；slave 从节点；

（2）哨兵

（3）集群

　　redis集群是一个由多个主从节点群组成的分布式服务器群，它具有复制、高可用和分片特性。Redis集群不需要sentinel哨兵·也能完成节点移除和故障转移的功能。需要将每个节点设置成集群模式，这种集群模式没有中心节点，可水平扩展，据官方文档称可以线性扩展到上万个节点(官方推荐不超过1000个节点)。redis集群的性能和高可用性均优于之前版本的哨兵模式，且集群配置非常简单。

13、Redis集群数据Hash分片算法是怎么回事？

　　槽位定位算法：16384个槽位；用模的方式，进行运算，从而分配到各个位置上；

14、Redis执行命令有死循环阻塞BUG

　　想要随机查看Redis里面的一个Key，Redis里面存在RANDOMKEY 方法，可以随机取出一个Key，这个命令会导致Redis死循环阻塞；

　　Slave ，随机出现一个Key，判断是否过期；有可能会导致整个Redis实例卡死；

　　解决办法：slave查找一定次数，无论是否找到，都要退出循环；

15、一次线上事故，Redis主从切换导致了缓存雪崩

　　我们假设，slave 的机器时钟比 master 走得快很多。

　　此时，Redis master里设置了过期时间的key，从 slave 角度来看，可能会有很多在 iast6r里没过期的数据其实已经过期了。

　　如果此时操作主从切换，把 slave 提升为新的 master。它成为 master 后，就会开始大量清理过期 key，此时就会导致以下结果:

　　（1）master 大量清理过期 key，主线程可能会发生阻塞，无法及时处理客户端请求。

　　（2）Redis 中数据大量过期，引发缓存雪崩。

　　当 master与slave 机器时钟严重不一致时，对业务的影响非常大，所以，我们一定要保证主从库的机器时钟一致性，避免发生这些问题；

16、Redis持久化RDB、AOF、混合持久化是怎么回事

　　（1）RDB 快照：

　　　　save 60 900，60秒内最少修改900次，将所有的Redis内存快照自动保存到RDB文件中；

　　　　save和bgsave 区别：

　　　　（1）save 通过主线程执行；同步操作；

　　　　（2）bgsave 异步操作；不阻塞客户端命令；bgsave的写实复制COW机制；如果主线程修改一块数据，那么，这块数据就会被复制一份，生成该数据的副本；

　　（2）AOF持久化：

　　　　AOF持久化，将修改的每一条指令记录写入aof文件中。每当Redis执行一个改变数据集的命令时，命令会被追加到AOF文件的末尾；

　　　　AOF重写redis会fork出一个子进程去做，不会对redis正常命令处理有太多影响；

　　　　appendfsync everysec：每秒fsync一次，足够快，并且在故障时只会丢失1秒的数据；数据安全性比RDB更好；

　　　　优化机制：AOF重写；

 　　　　　　1）auto-rewrite-min-size 64mb：至少达到64MB才会自动重写；

　　　　　　 2）rewrite-percentage 100 ：增长100%，再次触发重写机制；

 　　　　默认采用AOF恢复数据；一般来说，aof数据更加安全一点；但是aof日志性能相对来说慢一些；

　　（3）混合持久化（必须先开启aof）

　　　　如果开启了混合持久化，AOF在重写时，不再是单纯将内存数据转化为RESP命令写入AOF文件，而是重写这一刻之前的内存做RDB快照处理，并且将RDB快照内容和增量的AOF修改内存数据的命令存在一起，都写入到新的AOF文件，新的文件一开始不叫aof，等到重写完新的AOF文件才会进行改名，覆盖到原有的AOF文件，完成新旧两个AOF文件的替换。

　　　　因此，在Redis重启的时候，可以先加载RDB的内容，然后再重新增量AOF日志来完全替换之间的AOF全量文件重放，因此，重启效率大幅度得到提升；

17、线上Redis持久化策略一般如何设置

 　　如果对性能要求较高，在Master最好不要做持久化，可以在某个Slave开启AOF备份数据，策略设置为每秒同步一次即可。

18、一次线上事故，Redis主节点宕机导致数据全部丢失（略）

19、Redis线上数据如何备份

（1）写crontab定时调度脚本，每小时copy一份RDB或者AOF文件到另外一台机器中，保存最近48小时的备份；

（2）每天都保留一份当日的数据备份到一个目录中去，可以保留最近1个月的备份；

（3）每次copy备份的时候，都把太旧的备份给制了

20、Redis主从复制风暴

　　含义：某一时刻如果所有从节点都同时连接主节点，那么主节点会同时把内存快照RDB发送给从节点，这样会导致Redis主节点压力非常大；

　　解决方法：可以采用树形复制架构。将原本属于主节点的从节点，连接到从节点上；

21、底层存储架构分析：

（1）String应用场景：

　　计数器：访问次数；序列号自动增加；

（2）Hash应用场景：

　　购物车，增加、减少商品个数；

（3）List应用场景：

　　微博和微信公号消息流

（4）Set应用场景：

　　1）微信抽奖小程序

　　2）微信微博点赞，收藏，标签；

　　3）集合操作实现微博微信关注模型

（5）有序集合Zset：

　　1）排行榜；