Redis高性能緩存資料庫

1、什麼是 Redis？簡述它的優缺點？

Redis 的全稱是：Remote Dictionary.Server，本質上是一個 Key-Value 類型的內存資料庫，很像

memcached，整個資料庫統統載入在內存當中進行操作，定期通過非同步操作把資料庫數據 flush 到硬碟上進行保存。因為是純內存操作，Redis 的性能非常出色，每秒可以處理超過 10 萬次讀寫操作，是已知性能最快的Key-Value DB。

Redis 的出色之處不僅僅是性能，Redis 最大的魅力是支持保存多種數據結構，此外單個 value 的最大限制是 1GB，不像 memcached 只能保存 1MB 的數據，因此 Redis 可以用來實現很多有用的功能。

比方說用他的 List 來做 FIFO 雙向鏈表，實現一個輕量級的高性 能消息隊列服務，用他的 Set 可以做高性能的 tag 系統等等。另外 Redis 也可以對存入的 Key-Value 設置 expire 時間，因此也可以被當作一 個功能加強版的memcached 來用。 Redis 的主要缺點是資料庫容量受到物理內存的限制，不能用作海量數據的高性能讀寫，因此 Redis 適合的場景主要侷限在較小數據量的高性能操作和運算上。

2、Redis 與 memcached 相比有哪些優勢？

• memcached 所有的值均是簡單的字元串，redis 作為其替代者，支持更為豐富的數據類型
• redis 的速度比 memcached 快很多 redis 的速度比 memcached 快很多
• redis 可以持久化其數據 redis 可以持久化其數據

3、Redis 支持哪幾種數據類型？

String、List、Set、Sorted Set、hashes

4、Redis 主要消耗什麼物理資源？

內存。

5、Redis 有哪幾種數據淘汰策略？

• noeviction:返回錯誤當內存限制達到，並且客戶端嘗試執行會讓更多內存被使用的命令。
• allkeys-lru: 嘗試回收最少使用的鍵（LRU），使得新添加的數據有空間存放。
• volatile-lru: 嘗試回收最少使用的鍵（LRU），但僅限於在過期集合的鍵,使得新添加的數據有空間存放。
• allkeys-random: 回收隨機的鍵使得新添加的數據有空間存放。
• volatile-random: 回收隨機的鍵使得新添加的數據有空間存放，但僅限於在過期集合的鍵。
• volatile-ttl: 回收在過期集合的鍵，並且優先回收存活時間（TTL）較短的鍵,使得新添加的數據有空間存放。

6、Redis 官方為什麼不提供 Windows 版本？

因為目前 Linux 版本已經相當穩定，而且用戶量很大，無需開發 windows 版本，反而會帶來兼容性等問題。

7、一個字元串類型的值能存儲最大容量是多少？

512M

8、為什麼 Redis 需要把所有數據放到內存中？

Redis 為了達到最快的讀寫速度將數據都讀到內存中，並通過非同步的方式將數據寫入磁碟。

所以 redis 具有快速和數據持久化的特徵，如果不將數據放在內存中，磁碟 I/O 速度為嚴重影響 redis 的性能。在內存越來越便宜的今天，redis 將會越來越受歡迎， 如果設置了最大使用的內存，則數據已有記錄數達到內存限值後不能繼續插入新值。

9、Redis 集羣方案應該怎麼做？都有哪些方案？

• codis
• 目前用的最多的集羣方案，基本和 twemproxy 一致的效果，但它支持在節點數量改變情況下，舊節點數據可恢復到新 hash 節點。
• redis cluster3.0 自帶的集羣，特點在於他的分散式演算法不是一致性 hash，而是 hash 槽的概念，以及自身支持節點設置從節點。具體看官方文檔介紹。
• 在業務代碼層實現，起幾個毫無關聯的 redis 實例，在代碼層，對 key 進行 hash 計算，然後去對應的redis 實例操作數據。這種方式對 hash 層代碼要求比較高，考慮部分包括，節點失效後的替代演算法方案，數據震蕩後的自動腳本恢復，實例的監控，等等。

10、Redis 集羣方案什麼情況下會導致整個集羣不可用？

有 A，B，C 三個節點的集羣,在沒有複製模型的情況下,如果節點 B 失敗了，那麼整個集羣就會以為缺少5501-11000 這個範圍的槽而不可用。

11、MySQL 裏有 2000w 數據，redis 中只存 20w 的數據，如何保證 redis 中的數據都是熱點數據？

redis 內存數據集大小上升到一定大小的時候，就會施行數據淘汰策略。

其實面試除了考察 Redis，不少公司都很重視高並發高可用的技術，特別是一線互聯網公司，分散式、JVM、spring 源碼分析、微服務等知識點已是面試的必考題。文末分享給大家一線互聯網公司最新的技術知識（彩蛋）

12、Redis 有哪些適合的場景？

（1）會話緩存（Session Cache）

最常用的一種使用 Redis 的情景是會話緩存（sessioncache），用 Redis 緩存會話比其他存儲（如Memcached）的優勢在於：Redis 提供持久化。當維護一個不是嚴格要求一致性的緩存時，如果用戶的購物車信息全部丟失，大部分人都會不高興的，現在，他們還會這樣嗎？

幸運的是，隨著 Redis 這些年的改進，很容易找到怎麼恰當的使用 Redis 來緩存會話的文檔。甚至廣為人知的商業平臺 Magento 也提供 Redis 的插件。

（2）全頁緩存（FPC）

除基本的會話 token 之外，Redis 還提供很簡便的 FPC 平臺。回到一致性問題，即使重啟了 Redis 實例，因為有磁碟的持久化，用戶也不會看到頁面載入速度的下降，這是一個極大改進，類似 PHP 本地FPC。

再次以 Magento 為例，Magento 提供一個插件來使用 Redis 作為全頁緩存後端。

此外，對 WordPress 的用戶來說，Pantheon 有一個非常好的插件 wp-redis，這個插件能幫助你以最快速度載入你曾瀏覽過的頁面。

（3）隊列

Reids 在內存存儲引擎領域的一大優點是提供 list 和 set 操作，這使得 Redis 能作為一個很好的消息隊列平臺來使用。Redis 作為隊列使用的操作，就類似於本地程序語言（如 Python）對 list 的 push/pop操作。

如果你快速的在 Google 中搜索「Redis queues」，你馬上就能找到大量的開源項目，這些項目的目的就是利用 Redis 創建非常好的後端工具，以滿足各種隊列需求。例如，Celery 有一個後臺就是使用Redis 作為 broker，你可以從這裡去查看。

（4）排行榜/計數器

Redis 在內存中對數字進行遞增或遞減的操作實現的非常好。集合（Set）和有序集合（SortedSet）也使得我們在執行這些操作的時候變的非常簡單，Redis 只是正好提供了這兩種數據結構。

所以，我們要從排序集合中獲取到排名最靠前的 10 個用戶–我們稱之為「user_scores」，我們只需要像下面一樣執行即可：

當然，這是假定你是根據你用戶的分數做遞增的排序。如果你想返回用戶及用戶的分數，你需要這樣執行：

ZRANGE user_scores 0 10 WITHSCORESAgora Games 就是一個很好的例子，用 Ruby 實現的，它的排行榜就是使用 Redis 來存儲數據的，你可以在這裡看到。

（5）發布/訂閱

最後（但肯定不是最不重要的）是 Redis 的發布/訂閱功能。發布/訂閱的使用場景確實非常多。我已看見人們在社交網路連接中使用，還可作為基於發布/訂閱的腳本觸發器，甚至用 Redis 的發布/訂閱功能來建立聊天系統！

13、Redis 支持的 Java 客戶端都有哪些？官方推薦用哪個？

Redisson、Jedis、lettuce 等等，官方推薦使用 Redisson。

14、Redis 和 Redisson 有什麼關係？

15、Jedis 與 Redisson 對比有什麼優缺點？

Jedis 是 Redis 的 Java 實現的客戶端，其 API 提供了比較全面的 Redis 命令的支持；

Redisson 實現了分散式和可擴展的 Java 數據結構，和 Jedis 相比，功能較為簡單，不支持字元串操作，不支持排序、事務、管道、分區等 Redis 特性。Redisson 的宗旨是促進使用者對 Redis 的關注分離，從而讓使用者能夠將精力更集中地放在處理業務邏輯上。

16、說說 Redis 哈希槽的概念？

Redis 集羣沒有使用一致性 hash,而是引入了哈希槽的概念，Redis 集羣有 16384 個哈希槽，每個 key 通過 CRC16 校驗後對 16384 取模來決定放置哪個槽，集羣的每個節點負責一部分 hash 槽。

17、Redis 集羣的主從複製模型是怎樣的？

為了使在部分節點失敗或者大部分節點無法通信的情況下集羣仍然可用，所以集羣使用了主從複製模型,每個節點都會有 N-1 個複製品.

18、Redis 集羣會有寫操作丟失嗎？為什麼？

Redis 並不能保證數據的強一致性，這意味這在實際中集羣在特定的條件下可能會丟失寫操作。

19、Redis 集羣之間是如何複製的？

非同步複製

20、Redis 集羣最大節點個數是多少？

16384 個

21、Redis 集羣如何選擇資料庫？

Redis 集羣目前無法做資料庫選擇，默認在 0 資料庫。

22、Redis 中的管道有什麼用？

一次請求/響應伺服器能實現處理新的請求即使舊的請求還未被響應，這樣就可以將多個命令發送到伺服器，而不用等待回復，最後在一個步驟中讀取該答覆。

這就是管道（pipelining），是一種幾十年來廣泛使用的技術。例如許多 POP3 協議已經實現支持這個功能，大大加快了從伺服器下載新郵件的過程。

23、怎麼理解 Redis 事務？

事務是一個單獨的隔離操作：事務中的所有命令都會序列化、按順序地執行，事務在執行的過程中，不會被其他客戶端發送來的命令請求所打斷。事務是一個原子操作：事務中的命令要麼全部被執行，要麼全部都不執行。

24、Redis 事務相關的命令有哪幾個？

MULTI、EXEC、DISCARD、WATCH

25、Redis key 的過期時間和永久有效分別怎麼設置？

EXPIRE 和 PERSIST 命令

26、Redis 如何做內存優化？

儘可能使用散列表（hashes），散列表（是說散列表裡面存儲的數少）使用的內存非常小，所以你應該儘可能的將你的數據模型抽象到一個散列表裡面。

比如你的 web 系統中有一個用戶對象，不要為這個用戶的名稱，姓氏，郵箱，密碼設置單獨的 key,而是應該把這個用戶的所有信息存儲到一張散列表裡面。

27、Redis 回收進程如何工作的？

一個客戶端運行了新的命令，添加了新的數據。Redi 檢查內存使用情況，如果大於 maxmemory 的限制, 則根據設定好的策略進行回收。一個新的命令被執行，等等。

所以我們不斷地穿越內存限制的邊界，通過不斷達到邊界然後不斷地回收回到邊界以下。如果一個命令的結果導致大量內存被使用（例如很大的集合的交集保存到一個新的鍵），不用多久內存限制就會被這個內存使用量超越

28.加鎖機制

29.鎖互斥機制

30.watch dog 自動延期機制

31.可重入加鎖機制

32.釋放鎖機制

33.上述 Redis 分散式鎖的缺點

34.使用過 Redis 分散式鎖麼，它是怎麼實現的？

先拿 setnx 來爭搶鎖，搶到之後，再用 expire 給鎖加一個過期時間防止鎖忘記了釋放。

如果在 setnx 之後執行 expire 之前進程意外 crash 或者要重啟維護了，那會怎麼樣？

set 指令有非常複雜的參數，這個應該是可以同時把 setnx 和 expire 合成一條指令來用的！

35.使用過 Redis 做非同步隊列麼，你是怎麼用的？有什麼缺點？

般使用 list 結構作為隊列，rpush 生產消息，lpop 消費消息。當 lpop 沒有消息的時候，要適當 sleep一會再重試。

缺點：

• 在消費者下線的情況下，生產的消息會丟失，得使用專業的消息隊列如 rabbitmq 等。
• 能不能生產一次消費多次呢？
• 使用 pub/sub 主題訂閱者模式，可以實現 1:N 的消息隊列。

36.什麼是緩存穿透？如何避免？什麼是緩存雪崩？何如避免？

緩存穿透

一般的緩存系統，都是按照 key 去緩存查詢，如果不存在對應的 value，就應該去後端系統查找（比如DB）。一些惡意的請求會故意查詢不存在的 key,請求量很大，就會對後端系統造成很大的壓力。這就叫做緩存穿透。

如何避免？

1：對查詢結果為空的情況也進行緩存，緩存時間設置短一點，或者該 key 對應的數據 insert 了之後清理緩存。

2：對一定不存在的 key 進行過濾。可以把所有的可能存在的 key 放到一個大的 Bitmap 中，查詢時通過該 bitmap 過濾。

緩存雪崩

當緩存伺服器重啟或者大量緩存集中在某一個時間段失效，這樣在失效的時候，會給後端系統帶來很大壓力。導致系統崩潰。

如何避免？

1：在緩存失效後，通過加鎖或者隊列來控制讀資料庫寫緩存的線程數量。比如對某個 key 只允許一個線程查詢數據和寫緩存，其他線程等待。

2：做二級緩存，A1 為原始緩存，A2 為拷貝緩存，A1 失效時，可以訪問 A2，A1 緩存失效時間設置為短期，A2 設置為長期3：不同的 key，設置不同的過期時間，讓緩存失效的時間點盡量均勻

Redis擴展面試題

37.redis 和 memcached 什麼區別？為什麼高並發下有時單線程的 redis 比多線程的memcached 效率要高？

38.使用 redis 如何設計分散式鎖？說一下實現思路？使用 zk 可以嗎？如何實現？這兩種有什麼區別？

39.知道 redis 的持久化嗎？底層如何實現的？有什麼優點缺點？

40.緩存穿透、緩存擊穿、緩存雪崩解決方案？

41.在選擇緩存時，什麼時候選擇 redis，什麼時候選擇 memcached？

42.Redis 常見的性能問題和解決方案

43.Redis 的數據淘汰策略有哪些

44.Redis 當中有哪些數據結構

45.使用 Redis 做過非同步隊列嗎，是如何實現的

46.Redis 如何實現延時隊列

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