Redis考察点解析

目录

• 1. Redis数据结构
  • 1. 常用数据结构
  • 2. 高级数据结构
• 2. Redis分布式锁
  • 1. Redis分布式锁原理
  • 2. 如果在setnx之后执行expire之前进程意外crash或者要重启维护，如何处理？
  • 3. 假如Redis存储有1亿个key，其中10w个key是以某个固定的已知的前缀开头的，如何将它们全部找出来？
  • 4. 如果Redis正在给线上的业务提供服务，那使用keys指令会有什么问题？
• 3. Redis实现异步队列
  • 1. Redis如何实现队列
  • 2. 不用sleep，如何处理没有消息的情况？
  • 3. Redis队列如何实现生产一次消费多次？
  • 4. pub/sub有什么缺点？
  • 5. redis如何实现延时队列？
  • 6. 如果有大量的key需要设置同一时间过期，一般需要注意什么？
• 4. Redis持久化
  • 1. Redis持久化如何实现？
  • 2. 如果突然机器掉电会怎样？
  • 3. bgsave的原理是什么？
• 5. Redis管道
  • 1. Pipeline优点
  • 2. 为什么要用Pipeline
• 6. Redis的同步机制
  • 1. Redis 支持哪些同步机制？
  • 2. Redis主从同步实现
• 7. Redis集群
• 8. 参考

1. Redis数据结构

1. 常用数据结构

字符串String、字典Hash、列表List、集合Set、有序集合SortedSet。

2. 高级数据结构

• HyperLogLog、Geo、Pub/Sub。
• Redis Module，像BloomFilter，RedisSearch，Redis-ML

2. Redis分布式锁

1. Redis分布式锁原理

先拿setnx来争抢锁，抢到之后，再用expire给锁加一个过期时间防止锁忘记了释放。

2. 如果在setnx之后执行expire之前进程意外crash或者要重启维护，如何处理？

仅当keyName不存在(NX选项)且过期时间为5秒(ex选项)时，该命令才会设置该值

SET keyName true NX EX 5

3. 假如Redis存储有1亿个key，其中10w个key是以某个固定的已知的前缀开头的，如何将它们全部找出来？

使用keys指令可以扫出指定模式的key列表。

4. 如果Redis正在给线上的业务提供服务，那使用keys指令会有什么问题？

1. Redis是单线程的。keys指令会导致线程阻塞一段时间，线上服务会停顿，直到指令执行完毕，服务才能恢复。
2. 使用scan指令，scan指令可以无阻塞的提取出指定模式的key列表，但是会有一定的重复概率，在客户端去重即可，但是整体所花费的时间会比直接用keys指令长。

3. Redis实现异步队列

1. Redis如何实现队列

一般使用list结构作为队列，rpush生产消息，lpop消费消息。当lpop没有消息的时候，要适当sleep一会再重试。

2. 不用sleep，如何处理没有消息的情况？

可以使用list数据结构的blpop指令，在没有消息的时候，它会阻塞住直到消息到来。

3. Redis队列如何实现生产一次消费多次？

使用pub/sub主题订阅者模式，可以实现1:N的消息队列。

4. pub/sub有什么缺点？

在消费者下线的情况下，生产的消息会丢失，这种情况下可以使用专业的消息队列如rabbitmq等。

5. redis如何实现延时队列？

使用sortedset，拿时间戳作为score，消息内容作为key调用zadd来生产消息，消费者用zrangebyscore指令获取N秒之前的数据轮询进行处理。

6. 如果有大量的key需要设置同一时间过期，一般需要注意什么？

如果大量的key过期时间设置的过于集中，到过期的那个时间点，redis可能会出现短暂的卡顿现象。一般需要在时间上加一个随机值，使得过期时间分散一些。

4. Redis持久化

1. Redis持久化如何实现？

1. bgsave做镜像全量持久化，aof做增量持久化。因为bgsave会耗费较长时间，不够实时，在停机的时候会导致大量数据丢失，所以需要aof来配合使用。
2. 在redis实例重启时，会使用bgsave持久化文件重新构建内存，再使用aof重放近期的操作指令来实现完整恢复重启之前的状态。

2. 如果突然机器掉电会怎样？

1. 取决于aof日志sync属性的配置
2. 如果不要求性能，在每条写指令时都sync一下磁盘，就不会丢失数据。
3. 在高性能的要求下每次都sync是不现实的，一般都使用定时sync，比如1s1次，这个时候最多就会丢失1s的数据。

3. bgsave的原理是什么？

1. fork和cow。
2. fork指redis通过创建子进程来进行bgsave操作
3. cow指的是copy on write，子进程创建后，父子进程共享数据段，父进程继续提供读写服务，写脏的页面数据会逐渐和子进程分离开来。

5. Redis管道

1. Pipeline优点

可以将多次IO往返的时间缩减为一次，前提是pipeline执行的指令之间没有因果相关性。

2. 为什么要用Pipeline

使用redis-benchmark进行压测的时候可以发现影响redis的QPS峰值的一个重要因素是Pipeline批次指令的数目。

6. Redis的同步机制

1. Redis 支持哪些同步机制？

Redis可以使用主从同步，从从同步。

2. Redis主从同步实现

1. 第一次同步时，主节点做一次bgsave，并同时将后续修改操作记录到内存buffer，待完成后将rdb文件全量同步到复制节点
2. 复制节点接收完成后将rdb镜像加载到内存
3. 加载完成后，再通知主节点将期间修改的操作记录同步到复制节点进行重放

7. Redis集群

1. Redis Sentinal着眼于高可用，在master宕机时会自动将slave提升为master，继续提供服务。
2. Redis Cluster着眼于扩展性，在单个redis内存不足时，使用Cluster进行分片存储。

8. 参考

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1594341157941741587&wfr=spider&for=pc