Redis相关面试题

Redis的使用场景
根据自己简历上的业务进行回答
缓存 穿透、击穿、雪崩、双写一致、持久化、数据过期、淘汰策略
分布式锁 setnx redisson

缓存穿透：查询一个不存在的数据，数据库查不到数据也不会直接写入缓存，就会导致每次请求都查询数据库，一般都是恶意攻击。
解决方案：1、缓存不存在的数据，这会消耗内存 2、使用布隆过滤器，redis中的一种数据结构 bitmap 位图结构，对它先进行预热（多次hash算法），当key不存在一定不存在，当key存在可能不存在，会存在一定的误判，误判率可以设置为5%。

缓存击穿：当缓存中的key刚好过期，恰好这时间对这个key有大量的并发请求过来，这些请求可能会瞬间把DB压垮。
解决方案：1、互斥锁，强一致性，性能差 2、对热点数据不设置过期时间

缓存雪崩：同一时段大量的缓存key同时失效或者Redis宕机，导致大量请求到数据库。
解决方案：1、给不同的Key的过期时间添加随机值 2、利用Redis集群提高服务的可用性
3、给缓存业务添加降级限流策略

双写一致（针对高并发）
解决方案：1、强一致性，可以采用redisson读写锁来保证数据的同步，在读的时候添加读锁，可以保证读读不互斥，读写互斥。当更新数据的时候，添加排它锁，读读和读写都互斥。 2、最终一致性，可以采用MQ中间件，更新数据之后，通知缓存删除

持久化
1、RDB：一个快照文件，bgsave的命令通过fork一个子进程把内存存储的数据写到磁盘上，采用copy on write 的策略不影响主线程的写操作，避免了子线程无意义的复制。
2、AOF: 追加文件，当redis操作写命令时，都会存储在这个文件中。
哪种方式恢复比较快？
RDB因为是二进制文件，保存的体积比较小，恢复速度比较快，但它有可能丢失数据。
AOF虽然恢复的速度慢一些，但是它丢数据的风险要小很多，在设置刷盘策略，可以设置每秒批量写入一次命令

Redis过期删除策略

惰性删除：设置该key过期时间后，不去管它，当需要该key时，会检查是否过期，如果过期就删掉它，反之返回该key

优点：对CPU友好，只有使用才检查key是否过期。
缺点：对内存不友好，过期的key一直没有使用，会一直存在内存中

定期删除：每隔一段时间，对key进行检查，删除里面过期的key（抽取一定数量的key进行检查，并删除其中的key） （SLOW模式和FAST模式）

优点：有效释放的过期key占用的内存
缺点： 难以确定删除操作执行的时长和频率

过期删除策略：惰性删除 + 定期删除两种策略配合使用

淘汰策略
数据的淘汰策略:当Redis中的内存不够用时，此时在向Redis中添加新的key，那么Redis就会按照某一种规则将内存中的数据删除掉，这种数据的删除规则被称之为内存的淘汰策略。

Redis支持8种不同策略来选择要删除的key:

noeviction: 不淘汰任何key，但是内存满时不允许写入新数据，默认就是这种策略volatile-ttl: 对设置了TTL的key，比较key的剩余TTL值，TTL越小越先被淘汰
allkeys-random:对全体key ，随机进行淘汰。
volatile-random:对设置了TTL的key ，随机进行淘汰。
allkeys-lru: 对全体key，基于LRU算法进行淘汰
volatile-lru:对设置了TTL的key，基于LRU算法进行淘汰
allkeys-lfu: 对全体key，基于LFU算法进行淘汰
volatile-lfu:对设置了TTL的key，基于LFU算法进行淘汰

LRU (Least Recently Used) 最近最少使用。用当前时间减去最后一次访问时间，这个值越大则淘汰优先级越高。
LFU(Least Frequently Used) 最少频率使用。会统计每个key的方问频率，值越小淘汰优先级越高。

分布式锁
使用场景：定时任务、抢单、幂等性场景

如何实现？
在redis中提供了一个命令setnx(SET if not exists)
由于redis是单线程的，用了命令之后，只有一个客户端对某一个key设置值，在没有过期或删除key的时候其它客户端是不能设置这个key的。

如何控制Redis实现分布式锁有效时长？
采用框架redisson实现的。
在redisson中需要手动加锁，并且可以控制锁的失效时间和等待时间，当锁住的一个业务还没有执行完成的时候，在redisson中引入了一个看门狗机制，就是说每隔一段时间就检查当前业务是否还持有锁，如果持有就增加加锁的持有时间，当业务执行完成之后需要使用释放锁就可以了。
还有一个好处就是，在高并发下，一个业务有可能会执行很快，先客户1持有锁的时候，客户2来了以后并不会马上拒绝，它会自选不断尝试获取锁，如果客户1释放之后，客户2就可以马上持有锁，性能也得到了提升。

redisson实现的分布式锁是可重入的吗?
是可以重入的。这样做是为了避免死锁的产生。这个重入其实在内部就是判断是否是当前线程持有的锁，如果是当前线程持有的锁就会计数，如果释放锁就会在计算上减一。在存储数据的时候采用的hash结构，大key可以按照自己的业务进行定制，其中小key是当前线程的唯一标识，value是当前线程重入的次数。

redisson实现的分布式锁能解决主从一致性的问题吗？

不能解决，但是可以使用redisson提供的红锁来解决，但是这样的话，性能就太低了，如果业务中非要保证数据的强一致性，建议采用zookeeper实现的分布式锁。

Redis集群有哪些方案？

主从复制
master 写操作，slave 读操作，读写分离。
主从数据同步原理
主从全量同步
1.从节点请求主节点同步数据(replication id、 offset)
2.主节点判断是否是第一次请求，是第一次就与从节点同步版本信息 (replication id和offset)
3.主节点执行bgsave，生成rdb文件后，发送给从节点去执行
4.在rdb生成执行期间，主节点会以命令的方式记录到缓冲区(一个日志文件)
5.把生成之后的命令日志文件发送给从节点进行同步
主从增量同步
1.从节点请求主节点同步数据，主节点判断不是第一次请求，不是第一次就获取从节点的offset值
2.主节点从命令日志中获取offset值之后的数据，发送给从节点进行数据同步

哨兵模式
保证Redis的高并发高可用 ，实现主从集群的自动故障恢复(监控、自动故障恢复、通知)

你们使用redis是单点还是集群，哪种集群？
主从(1主1从)+哨兵就可以了。单节点不超过10G内存，如果Redis内存不足则可以给不同服务分配独立的Redis主从节点。

redis集群脑裂，该怎么解决呢?
集群脑裂是由于主节点和从节点和sentinel处于不同的网络分区，使得sentinel没有能够心跳感知到主节点，所以通过选举的方式提升了一个从节点为主，这样就存在了两个master，就像大脑分裂了一样，这样会导致客户端还在老的主节点那里写入数据，新节点无法同步数据，当网络恢复后，sentinel会将老的主节点降为从节点，这时再从新master同步数据，就会导致数据丢失。
解决:我们可以修改redis的配置，可以设置最少的从节点数量以及缩短主从数据同步的延迟时间，达不到要求就拒绝请求就可以避免大量的数据丢失。

分片集群
有什么作用？
集群中有多个master，每个master保存不同数据
每个master都可以有多个slave节点
master之间通过ping监测彼此健康状态
客户端请求可以访问集群任意节点，最终都会被转发到正确节点

Redis分片集群中数据是怎么存储和读取的?
Redis分片集群引入了哈希槽的概念，Redis 集群有16384个哈希槽
将16384个插槽分配到不同的实例
读写数据:根据key的有效部分计算哈希值，对16384取余(有效部分，如果key前面有大括号，大括号的内容就是有效部分，如果没有，则以key本身做为有效部分)余数做为插槽，寻找插槽所在的实例

Redis是单线程的，但是为什么还那么快？
Redis是纯内存操作，执行速度非常快
采用单线程，避免不必要的上下文切换可竞争条件，多线程还要考虑线程安全问题
使用I/0多路复用模型，非阴塞IO

能解释一下I/O多路复用模型?
1.I/0多路复用
是指利用单个线程来同时监听多个Socket，并在某个Socket可读、可写时得到通知，从而避免无效的等待，充分利用CPU资源。目前的/0多路复用都是采用的epoll模式实现，它会在通知用户进程Socket就绪的同时，把已就绪的Socket写入用户空间，不需要挨个遍历Socket来判断是否就绪，提升了性能。

2.Redis网络模型
就是使用I/O多路复用结合事件的处理器来应对多个Socket请求
连接应答处理器
命令回复处理器，在Redis6.0之后，为了提升更好的性能，使用了多线程来处理回复事件
命令请求处理器，在Redis6.0之后，将命令的转换使用了多线程，增加命令转换速度，在命令执行的时候，依然是单线程