Redis系列（七）Redis面试题

Redis 系列：

1、什么是 Redis？有什么特点？

Redis 是一款开源，高性能的 key-value 的非关系型数据库。

特点：

1）支持持久化，可以将内存中的数据持久化到磁盘，重启可以再次从磁盘中加载使用；

2）支持多种数据结构；

3）支持数据的备份：主从模式的备份；

4）高性能，读速度达 11 万次/秒，写速度达到 8.1 万次/秒

5）支持事务。

2、说说 Redis 的数据类型

一共 8 种

5 种基本数据类型：String、Hash、List、Set、Zset

3 种特殊类型：geospatial、hyperloglog、bitmap

3、Redis 和 Memcache 的区别？

1）Memcache 数据都存储在内存中，断电即失，数据不能超过内存大小；而 Redis 的数据可以持久化到硬盘。

2） Memcache 只支持简单的字符串，Redis 有丰富的数据结构；

3）底层实现方式不一样，Redis 自行构建了 VM 机制，速度更快。

4、Redis 是单进程单线程的？

Redis 将数据放在内存中，单线程执行最高，多线程执行反而需要进行 CPU 上下文切换，这是个耗时操作，单线程效率最高。

RDB 持久化机制指的是，用数据集快照的方式记录 Redis 数据库的所有键值对，在某个时间点写入一个临时文件，持久化结束后，用这个临时文件替换上次持久化的文件，达到数据恢复的目的。

优点：

1）只有一个文件 dump.rdb 方便持久化；

2）容灾性好，一个文件可以保存到安全的磁盘；

3）性能最大化，Redis 会单独创建（fork）一个子进程进行持久化，主进程不进行任何 IO 操作，保证了性能；

4）在数据较多时，比 AOF 的启动效率高。

缺点：

最后一次持久化的数据可能会丢失。

AOF 持久化，是以独立日志的方式记录每次写命令，并在 Redis 重启时重新执行 AOF 文件中的命令以达到恢复数据的目的。AOF 主要解决数据持久化的实时性。

优点：

1）数据安全，配置 appendfsync 属性，可以选择不同的同步策略；

2）自动修复功能， redis-check-aof工具可以解决数据一致性问题；

缺点：

1）AOF 文件比 RDB 文件大，且恢复速度慢；

2）数据多时，效率低于 RDB。

6、Redis 的主从复制

主从复制值的是将一台 Redis 服务器的数据复制其他 Redis 服务器，前者称之为主节点，后者称之为从节点。

主从复制的作用：

1）数据冗余：主从复制实现了数据的热备份；

2）故障修复：当主节点出现故障后，从节点还可以提供服务，实现快速的故障修复。

3）负载均衡：在主从复制的基础上，配合读写分离，可以由主节点提供写操作，从节点提供读操作，实现负载均衡，提高并发量；

4）高可用的基石：主从复制是哨兵模式的基础。

复制原理：

从节点启动成功连接到主节点后，会发送一个 sync 的同步命令。主节点接收到命令之后，启动后台的存盘进程，收集所有修改数据库的命令，在后台执行完毕后将整个数据文件传送到从节点，完成一次完全同步。

全量复制：从节点在接收到了数据文件后，将其存盘文件加载都内存中；

增量复制：主节点继续将新收集到修改命令传递给从节点，完成同步。

7、说说哨兵模式

哨兵模式是为了解决手动切换主节点的问题。Redis 提供了哨兵的命令，哨兵是一个独立的进程。哨兵能够后台监控主节点是否故障，如果故障需要将从节点选举为主节点。

其原理是哨兵通过发送命令，等待 Redis 服务器的响应，从而监控多个 Redis 节点。

当只有一个哨兵时，还是可能会出现问题的，比如哨兵自己挂掉。为此，可以使用多哨兵模式，多个哨兵之间相互监控。当主节点宕机了，哨兵1先检测到这个结果，系统并不会马上进行 failover 【故障转移】的过程。仅仅是哨兵1认为主节点不可用的现象称之为主观下线。当其余的哨兵也检测到主节点不可用之后，哨兵之间会进行一次投票选举从节点中的一个作为新的主节点，这个过程称之为客观下线。

哨兵模式的优点：

1）基于主从复制，高可用；

2）主从可以切换，进行故障转移，系统可用性好；

3）哨兵模式是主从模式的升级版，手动到自动，更加健壮。

哨兵模式的缺点：

1）不方便在线扩容；

2）实现哨兵模式需要很多的配置。

8、缓存穿透、缓存击穿和缓存雪崩

缓存穿透：

概念：用户需要查询一个数据，缓存中没有，也就是没有命中，于是向数据库中发起请求，发现也没有。当用户很多的时候，缓存都没有命中，于是都去请求数据库，这给数据库造成很大的压力。

解决方案：

布隆过滤器：是一种数据结构，对所有可能查询的参数以 hash 方式存储，先在控制层进行校验，不符合则丢弃，避免了过多访问数据库。
缓存空对象：当存储层没有命中时，即使返回空对象也将其缓存起来。（意味着更多的空间存储，即使设置了过期时间，缓存和数据库还是有段时间数据不一致。）

缓存击穿：

概念：当一个 key 非常热点时，在不断扛高并发，集中对这个热点数据进行访问，当这个 key 失效的瞬间，请求直接到达数据库，给数据库瞬间的高压力。

解决方案：

设置热点数据永不过期
加分布式锁：保证每个 key 同时只有一个线程去查询后端服务。

缓存雪崩：

概念：某个时间段，缓存集中失效

解决方案：

增加 Redis 集群的数量
限流降级：在缓存失效后，通过加锁和队列来控制数据库写缓存的线程数量
数据预热：正式部署之前，将数据预先访问一遍，让缓存失效的时间尽量均匀

9、Redis 的使用场景

1）会话缓存：如单点登录，使用 Redis 模拟 session，SSO 系统生成一个 token，将用户信息存到 Redis 中，并设置过期时间；

2）全页缓存

3）作为消息队列平台

4）排行榜和计数器

5）发布/订阅：比如聊天系统

6）热点数据：比如ES中搜索的热词

10、Redis 缓存如何保持一致性

读数据的时候首先去 Redis 中读取，没有读到再去 MySQL 中读取，读取都数据更新到 Redis 中作为下一次的缓存。

写数据的时候会产生数据不一致的问题。无论是先写入 Redis 再写入 MySQL 中，还是先写入 MySQL 再写入 Redis 中，这两步操作都不能保证原子性，所以会出现 Redis 和 MySQL 中数据不一致的问题。

无论采取何种方式都不能保证强一致性，如果对 Redis 中的数据设置了过期时间，能够保证最终一致性，对架构的优化只能降低发生的概率，不能从根本上避免不一致性。

更新缓存的两种方式：删除失效缓存、更新缓存

更新缓存和数据库有两种顺序：先数据库后缓存、先缓存后数据库

两两组合，分为四种更新策略。