redis面试题

Redis是什么，应用场景：
Redis是一种开源、内存中的数据存储系统，也被称为数据结构服务器。它支持多种数据结构（如字符串、哈希、列表、集合、有序集合、Bitmaps、HyperLogLogs等），并提供持久化、复制、事务、Lua脚本等功能。Redis常用于缓存、实时排行榜、计数器、消息队列、社交网络Feed流、Session共享、Geo地理位置索引等多种场景。

监控Redis是否出现故障：
可以通过监控Redis的响应时间、内存使用情况、CPU负载、磁盘IO、连接数、主从复制延迟等关键指标来判断Redis是否出现故障。此外，Sentinel（哨兵）也能监控Redis节点状态，并在主节点故障时自动完成故障转移。

Redis客户端timeout报错排查思路：
1. 检查网络连接是否正常，如防火墙、路由、DNS等问题。
2. 检查Redis服务器资源是否耗尽，如内存满载、CPU过高等导致无法及时响应请求。
3. 查看Redis服务器的慢查询日志，分析是否有耗时较长的操作。
4. 确认Redis客户端配置的超时时间和服务器响应时间是否匹配，适当调整客户端超时时间。
5. 检查Redis服务器是否出现阻塞，如AOF fsync阻塞、大量客户端连接排队等待等。

Pipeline功能及提升性能原因：
Pipeline功能允许客户端一次性发送多个命令并在服务器端依次执行，而无需等待每个命令的回复，最后一次性返回所有命令的执行结果。这样减少了网络往返次数，显著提高了Redis操作的吞吐量和效率。

本地Redis-client访问远程Redis服务出错的常见错误：
1. 网络问题，如主机名解析失败、网络不通等。
2. 认证失败，如密码错误或无权限访问。
3. 端口错误，Redis服务未在预期端口监听。
4. Redis服务器挂掉或未启动。

key-value大小超大或单key qps超高带来的影响：
1. 对Redis自身的影响：可能导致内存占用过大，影响Redis性能；单key的高qps可能引发热点问题，加大CPU压力，甚至影响其他key的读写速度。
2. 对其他客户端的影响：大量内存消耗可能导致Redis响应变慢，进而影响其他客户端的请求响应时间；高qps操作可能挤占带宽资源，影响其他客户端的通信质量。

Zabbix监控Redis的监控项：
1. 连接数（Connections）
2. 内存使用情况（Memory usage）
3. 主从复制延迟（Replication lag）
4. CPU使用率（CPU usage）
5. 响应时间（Response time）
6. 慢查询（Slow log）
7. 错误日志监控（Error logs）

RDB和AOF持久化区别：
1. RDB（Redis Database）持久化是周期性地将内存中的数据生成快照（snapshot）保存到磁盘，优点是恢复速度快，占用空间相对较小，缺点是在两次持久化间隔期间可能出现数据丢失。
2. AOF（Append Only File）持久化则是把每次写操作以命令形式追加到文件中，优点是数据完整性好，几乎不会丢失数据，缺点是文件大小增长较快，恢复速度相对较慢。

Docker拉取Redis实现数据持久化保存：
在Docker中，可以通过挂载宿主机目录至容器内部的Redis数据目录来实现持久化，例如在运行容器时加上 `-v /host/path:/data` 参数，其中 `/host/path` 是宿主机目录，`/data` 是Redis容器内数据存储目录。

Redis支持的数据类型：
String、List、Set、Sorted Set、Hash、Bitmaps、HyperLogLogs、Geospatial、Stream等。

Redis实现消息队列：
利用List数据结构，生产者使用LPUSH或RPUSH将消息放入队列，消费者使用BRPOP或BLPOP从队列中取出并消费消息。

常见的Redis集群架构及其优缺点对比：
1. 主从复制架构：一个主节点，多个从节点，主节点负责写入，从节点负责读取。优点是可以提高读性能和数据冗余备份，缺点是只有一个写入口，写性能受限且主节点故障恢复复杂。
2. Redis Sentinel（哨兵）：通过哨兵监控主从集群，实现自动故障转移。优点是高可用性强，能够自动切换主节点，缺点是增加了系统的复杂度。
3. Redis Cluster：采用分布式架构，数据分片存储在多个节点上。优点是扩展性强，可水平扩展，缺点是需要处理数据分区的问题，客户端需兼容集群特性。

主从复制工作原理：
主节点将数据同步给从节点，从节点不断向主节点发送命令，请求最新的数据。当主节点执行写命令时，会将命令传播给从节点，从而保证主从数据一致性。

Redis如何实现高可用：
通过主从复制配合Sentinel（哨兵）机制，或者使用Redis Cluster自带的自动故障转移功能，都能实现在主节点故障时自动切换到从节点继续提供服务。

哨兵工作原理：
哨兵是一组运行在单独的Redis实例上的进程，它们持续监控主从集群的状态，当主节点发生故障时，哨兵之间通过投票选择新的主节点，并将这一变化通知给其他的从节点和客户端。

Redis集群的工作原理：
Redis集群采用数据分片（sharding）技术，将数据分散存储在多个节点上，每个节点只负责一定范围的槽（slot）。客户端在写入或读取数据时，会根据Key计算出槽位置，然后定位到对应的节点进行操作。

Redis集群如何避免脑裂：
Redis Cluster通过Quorum机制和Node majority投票策略来避免脑裂（split-brain）问题，只有获得大多数节点认可的主节点才能有效进行写操作，以此防止在网络分区情况下产生两个主节点的情况。

Redis集群最少几个节点：
Redis Cluster至少需要3个主节点，因为每个主节点至少需要一个从节点来达到多数派投票要求，所以至少需要6个节点（3主3从）。

Redis集群槽位数量：
Redis Cluster默认将键空间分为16384个槽位。

Redis集群中某个节点缺少一个槽位是否能使用：
不能完全使用，因为这意味着某些Key可能无法定位到正确的节点上进行操作。要确保所有槽位都有节点负责，集群才能正常工作。

Redis数据写入时的槽位分配：
客户端根据Key计算CRC16散列值，然后模以16384，得到的余数就是该Key所属的槽位编号，根据槽位编号确定数据写入哪个节点。

Redis数据存储方式：
Redis将数据存储在内存中，并可以根据配置选择不同的持久化方式（RDB或AOF）将内存中的数据定期或实时写入磁盘。

Redis集群的各槽位和总槽位之间的关系：
Redis集群将所有可能的Key映射到0至16383共16384个槽位上，每个槽位都可以被集群中的任何一个节点“拥有”。客户端根据Key计算出槽位号后，会找到拥有该槽位的节点进行数据操作。这种设计使得Redis集群能够将数据均匀地分布在多个节点上，实现水平扩展。