redis-相关面试技术

1,什么是redis?
redis是开源的、用c语言编写的,非关系型、 存储结构为Key-Value的数据库

2,redis的数据类型

String,List,Hash,Set,Sorted Set

3,使用redis有哪些好处?

①数据存在内存中,读取速度快

②支持丰富数据类型,支持string,list,set,sorted set,hash

③支持事务,操作都是原子性的

④可以设置存储数据的过期时间

4,redis相比memcached有哪些优点、区别?

区别、优点

①memcached 只支持string类型的数据,而redis支持五种数据类型

②memcached不支持持久化,关闭服务器,数据就消失了;redis支持持久化,会将数据保存到硬盘

③memcached不支持分布式部署,各个memcached服务器之间互不通信,独立存取数据; redis支持分布式部署,支持集群,支持主从复制,以及读写分离等。

④redis的读取速度比memcached快很多

区别:

①memcached是多线程模型,redis是单线程模型

5,Redis为什么单进程单线程也那么快?

①完全基于内存

②数据结构简单,对数据操作简单

③使用IO多路复用模型(多路:多个网络连接,复用:共用一个redis线程,且redis在内存中操作数据的速度非常快)

6,单线程的好处,弊端?

好处:

①代码清晰,处理逻辑简单

②不用去考虑各种锁的问题,不存在加锁和释放锁操作,没有因为可能出现的死锁而导致的性能消耗

③不存在多进程或者多线程的切换而消耗cpu

弊端:

①无法发挥多核cpu的性能,不过可以通过在单机中开多个redis实例来完善

7,一个字符串类型的值能存储最大容量是多少?512M

8,Redis的持久化机制是什么?各自的优缺点哪些?

RDB持久化:

RDB优点:
(1)RDB会生成多个数据文件,每个数据文件都代表了某一个时刻中redis的数据,这种多个数据文件的方式,非常适合做冷备。
(2)RDB对redis对外提供读写服务的时候,影像非常小,因为redis 主进程只需要fork一个子进程出来,让子进程对磁盘io来进行rdb持久化
(3).RDB 在恢复大数据集时的速度比 AOF 的恢复速度要快。

RDB缺点
(1)如果redis要故障时要尽可能少的丢失数据,RDB没有AOF好,例如1:00进行的快照,在1:10又要进行快照的时候宕机了,这个时候就会丢失10分钟的数据。
(2)RDB每次fork出子进程来执行RDB快照生成文件时,如果文件特别大,可能会导致客户端提供服务暂停数毫秒或者几秒

AOF持久化:

AOF优点:

(1)AOF可以更好的保护数据不丢失,一般AOF会以每隔1秒,通过后台的一个线程去执行一次fsync操作,如果redis进程挂掉,最多丢失1秒的数据。
(2)AOF以appen-only的模式写入,所以没有任何磁盘寻址的开销,写入性能非常高。
(3)AOF日志文件的命令通过非常可读的方式进行记录,这个非常适合做灾难性的误删除紧急恢复,如果某人不小心用flushall命令清空了所有数据,只要这个时候还没有执行rewrite,那么就可以将日志文件中的flushall删除,进行恢复。
 
AOF的缺点
(1)对于同一份文件AOF文件比RDB数据快照要大。
(2)AOF开启后支持写的QPS会比RDB支持的写的QPS低,因为AOF一般会配置成每秒fsync操作,每秒的fsync操作还是很高的
(3)数据恢复比较慢,不适合做冷备。
 
RDB和AOF到底如何选择?(一起使用)
(1)不要仅仅使用RDB这样会丢失很多数据。
(2)也不要仅仅使用AOF,因为这一会有两个问题,第一通过AOF做冷备没有RDB做冷备恢复的速度快;第二RDB每次简单粗暴生成数据快照,更加健壮。
(3)综合AOF和RDB两种持久化方式,用AOF来保证数据不丢失,作为恢复数据的第一选择;用RDB来做不同程度的冷备,在AOF文件都丢失或损坏不可用的时候,可以使用RDB进行快速的数据恢复。

9.Redis 常见性能问题和解决方案有哪些?

①.Master写内存快照,save命令调度rdbSave函数,会阻塞主线程的工作,当快照比较大时对性能影响是非常大的,会间断性暂停服务,所以Master最好不要写内存快照。

②.Master AOF持久化,如果不重写AOF文件,这个持久化方式对性能的影响是最小的,但是AOF文件会不断增大,AOF文件过大会影响Master重启的恢复速度。

③.Master调用BGREWRITEAOF重写AOF文件,AOF在重写的时候会占大量的CPU和内存资源,导致服务load过高,出现短暂服务暂停现象。

(1) Master最好不要做任何持久化工作,如RDB内存快照和AOF日志文件

(2) 如果数据比较重要,某个Slave开启AOF备份数据,策略设置为每秒同步一次

(3) 为了主从复制的速度和连接的稳定性,Master和Slave最好在同一个局域网内

(4) 尽量避免在压力很大的主库上增加从库

(5) 主从复制不要用图状结构,用单向链表结构更为稳定,即:Master <- Slave1 <- Slave2 <- Slave3...

这样的结构方便解决单点故障问题,实现Slave对Master的替换。如果Master挂了,可以立刻启用Slave1做Master,其他不

10.Redis 过期键的删除策略?

(主动)定时删除

定时随机的检查过期的key,如果过期则清理删除。(每秒检查次数在redis.conf中的hz配置)

(被动)惰性删除

当客户端请求一个已经过期的key的时候,那么redis会检查这个key是否过期,如果过期了,则删除,然后返回一个nil。这种策略对cpu比较友好,不会有太多的损耗,但是内存占用会比较高

11.Redis 的回收策略(淘汰策略)?

* noeviction:旧缓存永不过期,新缓存设置不了,返回错误
* allkeys-lru:清除最少用的旧缓存,然后保存新的缓存(推荐使用)
* allkeys-random:在所有的缓存中随机删除(不推荐)
* volatile-lru:在那些设置了expire过期时间的缓存中,清除最少用的旧缓存,然后保存新的缓存
* volatile-random:在那些设置了expire过期时间的缓存中,随机删除缓存
* volatile-ttl:在那些设置了expire过期时间的缓存中,删除即将过期的

12.为什么Redis 需要把所有数据放到内存中?

Redis为了达到最快的读写速度将数据都读到内存中,并通过异步的方式将数据写入磁盘。所以Redis具有快速和数据持久化的特性。

如果不将数据放到内存中,磁盘的I/O速度会严重影响redis的性能。在内存越来越便宜的今天,redis将会越来越受欢迎。如果设置了最大使用的内存,则数据已有记录数达到内存限值后将不能继续插入新值。

13.Redis 的同步机制了解么?

 原理:有必要了解

配置好slave服务器连接的master后,slave会建立和master的连接,然后发送sync命令。无论是第一次同步建立的连接还是连接断开后的重新连接,master都会启动一个后台进程,将数据库快照保存到文件中.同时master主进程会开始收集新的写命令并缓存起来。当后台进程完成写文件后,master就将快照文件发送给slave,slave将文件保存到磁盘上,然后加载到内存将数据库快照恢复到slave上。slave完成快照文件的恢复后,master就会把缓存的命令都转发给slave,slave更新内存数据库。后续master收到的写命令都会通过开始建立的连接发送给slave。从master到slave的同步数据的命令和从 client到master发送的命令使用相同的协议格式。当master和slave的连接断开时,slave可以自动重新建立连接。如果master同时收到多个slave发来的同步连接命令,只会使用启动一个进程来写数据库镜像,然后发送给所有slave。

特点:

1)一个master可以有多个slave,一个slave也可以有多个slave;
2)slave不仅可以连接到master,slave也可以连接其他slave形成树状结构;
3)主从同步不会阻塞master,但是会阻塞slave。也就是说当一个或多个slave与master进行初次同步数据时,master可以继续处理client发来的请求。相反slave在初次同步数据时则会阻塞不能处理client的请求(为了客户端在读取slave时,保证数据的完整性);
4)主从同步可以用来提高系统的可伸缩性,我们可以用多个slave专门处理client的读请求,也可以用来做简单的数据冗余或者只在slave上进行持久化从而提升集群的整体性能。

14.Pipeline 有什么好处,为什么要用 Pipeline?

普通的请求模型是同步的,每次请求对应一次IO操作等待;
而Pipeline 化之后所有的请求合并为一次IO,除了时延可以降低之外,还能大幅度提升系统吞吐量

注意事项
pipeline机制可以优化吞吐量,但无法提供原子性/事务保障,而这个可以通过Redis-Multi等命令实现。
部分读写操作存在相关依赖,无法使用pipeline实现,可利用Script机制,但需要在可维护性方面做好取舍。

15.是否使用过 Redis 集群,集群的原理是什么?(它是redis分布式解决方案)

16.Redis 集群方案什么情况下会导致整个集群不可用?

有A,B,C三个节点的集群,在没有复制模型的情况下,如果节点B失败了,那么整个集群就会以为缺少5501-11000这个范围的槽而不可用。

17.Redis 支持的 Java 客户端都有哪些?官方推荐用哪个?

Redisson,Jedis,lettuce等等,官方推荐使用Redisson。

18.Jedis 与 Redisson 对比有什么优缺点?

 Jedis是Redis的Java实现的客户端,其API提供了比较全面的Redis命令的支持;

Redisson实现了分布式和可扩展的Java数据结构,和Jedis相比,功能较为简单,不支持字符串操作,不支持排序、事务、管道、分区等Redis特性。Redisson的宗旨是促进使用者对Redis的关注分离,从而让使用者能够将精力更集中地放在处理业务逻辑上。

19.Redis 如何设置密码及验证密码?

设置密码:config set requirepass 123456

授权密码:auth 123456

20说说Redis哈希槽的概念?

Redis集群没有使用一致性hash,而是引入了哈希槽的概念,Redis集群有16384个哈希槽,每个key通过CRC16校验后对16384取模来决定放置哪个槽,集群的每个节点负责一部分hash槽。

21 Redis集群的主从复制模型是怎样的?

为了使在部分节点失败或者大部分节点无法通信的情况下集群仍然可用,所以集群使用了主从复制模型,每个节点都会有N-1个复制品.

22 Redis集群会有写操作丢失吗?为什么?

Redis并不能保证数据的强一致性,这意味这在实际中集群在特定的条件下可能会丢失写操作。

23、Redis集群之间是如何复制的?

异步复制

24、Redis集群最大节点个数是多少?

16384个。

25.Redis 集群如何选择数据库?

Redis集群目前无法做数据库选择,默认在0数据库。

26.怎么测试 Redis 的连通性?(ping)

27、怎么理解Redis事务?

事务是一个单独的隔离操作:事务中的所有命令都会序列化、按顺序地执行。事务在执行的过程中,不会被其他客户端发送来的命令请求所打断。

事务是一个原子操作:事务中的命令要么全部被执行,要么全部都不执行。

28、Redis事务相关的命令有哪几个?

MULTI、EXEC、DISCARD、WATCH

29、Redis key的过期时间和永久有效分别怎么设置?

EXPIRE和PERSIST命令。

30、Redis如何做内存优化?

尽可能使用散列表(hashes),散列表(是说散列表里面存储的数少)使用的内存非常小,所以你应该尽可能的将你的数据模型抽象到一个散列表里面。

比如你的web系统中有一个用户对象,不要为这个用户的名称,姓氏,邮箱,密码设置单独的key,而是应该把这个用户的所有信息存储到一张散列表里面。

31、Redis回收进程如何工作的?

一个客户端运行了新的命令,添加了新的数据。

Redi检查内存使用情况,如果大于maxmemory的限制, 则根据设定好的策略进行回收。

一个新的命令被执行,等等。

所以我们不断地穿越内存限制的边界,通过不断达到边界然后不断地回收回到边界以下。

32.都有哪些办法可以降低 Redis 的内存使用情况呢?

1,降低Redis内存使用最直接的方式就是缩减键(key)和值(value)的长度。

2,共享对象池:在开发中满足需求的前提下,尽量使用整数对象以节省内存。()

33.Redis 的内存用完了会发生什么?

会根据redis的内存淘汰机制来清理内存

34.一个 Redis 实例最多能存放多少的 keys?List、Set、Sorted Set他们最多能存放多少元素?2.5亿个。512M

35.MySQL 里有 2000w 数据,Redis 中只存 20w 的数据,如何保证Redis 中的数据都是热点数据?

redis 内存数据集大小上升到一定大小的时候,就会施行数据淘汰策略

voltile-lru:从已设置过期时间的数据集(server.db[i].expires)中挑选最近最少使用的数据淘汰
volatile-ttl:从已设置过期时间的数据集(server.db[i].expires)中挑选将要过期的数据淘汰
volatile-random:从已设置过期时间的数据集(server.db[i].expires)中任意选择数据淘汰
allkeys-lru:从数据集(server.db[i].dict)中挑选最近最少使用的数据淘汰
allkeys-random:从数据集(server.db[i].dict)中任意选择数据淘汰

36.Redis 最适合的场景是什么?

1,会话缓存(Session Cache):用Redis缓存会话比其他存储(如memcached)的优势在于:redis提供持久化。当维护一个不是严格要求一致性的缓存时,如果用户的购物车信息全部丢失,大部分人都会不高兴。

2,全页缓存(FPC):除基本的会话token之外,Redis还提供很简便的FPC平台。

3,队列:Redis在内存存储引擎领域的一大优点是提供list和set操作,这使得Redis能作为一个很好的消息队列平台来使用。Redis作为队列使用的操作,就类似于本地程序语言对list的push/pop操作。

4,排行榜/计数器:Redis在内存中对数据进行递增递减的操作实现的非常好。集合(Set)和有序集合(Sorted Set)也使得我们在执行这些操作的时候变得非常简单,Redis只是正好提供了这两种数据结构。

5,订阅/发布

37.假如 Redis 里面有 1 亿个 key,其中有 10w 个 key 是以某个固定的已知的前缀开头的,如果将它们全部找出来?

使用keys指令可以扫出指定模式的key列表:  因为redis 是单线程 所以一次性操作大量的数据 可能会导致业务出现卡顿

解决方案:(解决业务卡顿现象,但是耗费时间比keys指令要长)

这个时候可以使用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,在客户端做一次去重就可以了,但是整体所花费的时间会比直接用keys指令长.

38.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?(服务卡顿,以及缓存雪崩的情况)

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。严重的话会出现缓存雪崩,我们一般需要在时间上加一个随机值,使得过期时间分散一些。
电商首页经常会使用定时任务刷新缓存,可能大量的数据失效时间都十分集中,如果失效时间一样,又刚好在失效的时间点大量用户涌入,就有可能造成缓存雪崩。

39.使用过 Redis 做异步队列么,你是怎么用的?

Pub/Sub:主题订阅者模式

40.使用过 Redis 分布式锁么,它是什么回事?

分布式锁是控制分布式系统或不同系统之间共同访问共享资源的一种锁实现,如果不同的系统或同一个系统的不同主机之间共享了某个资源时,往往需要互斥来防止彼此干扰来保证一致性。

特点:

    互斥性:在任意一个时刻,只有一个客户端持有锁。

    无死锁:即便持有锁的客户端崩溃或者其他意外事件,锁仍然可以被获取。

    容错:只要大部分Redis节点都活着,客户端就可以获取和释放锁

41.如何解决Redis缓存雪崩、缓存穿透、缓存并发等5大难题?

缓存雪崩:

数据未加载到缓存中,或者缓存同一时间大面积的失效,从而导致所有请求都去查数据库,导致数据库CPU和内存负载过高,甚至宕机。

解决方案:

1.缓存的高可用性

缓存层设计成高可用,防止缓存大面积故障。即使个别节点、个别机器、甚至是机房宕掉,依然可以提供服务,例如 Redis Sentinel 和 Redis Cluster 都实现了高可用。

2.缓存降级

可以利用ehcache等本地缓存(暂时使用),但主要还需要对源服务访问进行限流、资源隔离(熔断)、降级等。

当访问量剧增、服务出现问题仍然需要保证服务还是可用的。系统可以根据一些关键数据进行自动降级,也可以配置开关实现人工降级,这里会涉及到运维的配合。3

3.缓存穿透

缓存穿透是指查询一个一不存在的数据。例如:从缓存redis没有***,需要从mysql数据库查询,查不到数据则不写入缓存,这将导致这个不存在的数据每次请求都要到数据库去查询,造成缓存穿透。

解决思路:

如果查询数据库也为空,直接设置一个默认值存放到缓存,这样第二次到缓冲中获取就有值了,而不会继续访问数据库。设置一个过期时间或者当有值的时候将缓存中的值替换掉即可。

可以给key设置一些格式规则,然后查询之前先过滤掉不符合规则的Key。

04.缓存并发

这里的并发指的是多个redis的client同时set key引起的并发问题。其实redis自身就是单线程操作,多个client并发操作,按照先到先执行的原则,先到的先执行,其余的阻塞。当然,另外的解决方案是把redis.set操作放在队列中使其串行化,必须的一个一个执行。

05.缓存预热

缓存预热就是系统上线后,将相关的缓存数据直接加载到缓存系统。

这样就可以避免在用户请求的时候,先查询数据库,然后再将数据缓存的问题,用户直接查询事先被预热的缓存数据。






  1. 会话缓存(Session Cache):用Redis缓存会话比其他存储(如memcached)的优势在于:redis提供持久化。当维护一个不是严格要求一致性的缓存时,如果用户的购物车信息全部丢失,大部分人都会不高兴。
  2. 全页缓存(FPC):除基本的会话token之外,Redis还提供很简便的FPC平台。
  3. 队列:Redis在内存存储引擎领域的一大优点是提供list和set操作,这使得Redis能作为一个很好的消息队列平台来使用。Redis作为队列使用的操作,就类似于本地程序语言对list的push/pop操作。
  4. 排行榜/计数器:Redis在内存中对数据进行递增递减的操作实现的非常好。集合(Set)和有序集合(Sorted Set)也使得我们在执行这些操作的时候变得非常简单,Redis只是正好提供了这两种数据结构。
  5. 订阅/发布
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