redis 面试问题 （更新中 ing）

reids 是做什么的

为什么那么快

有哪些使用场景

1.数据缓存
2.计数器
3.限时
4.限流
5.分布式锁
6.队列
7.发布 订阅

redis有哪些 数据结构

常用的

• string 对字符串 、整数、浮点数
• list 链表 ，字符串
• set 不重复集合 ，交集、并集 差集
• hash 无序散列
• zset 不重复 分数排序 排行榜
  特殊的
• 基数统计 hyperloglogs
• 位图 bitmaps
• 地理位置 geo

redis 有哪些底层数据结构

• sds 动态字符串
• quicklist 快表
• ziplist
• inset
• dict
• skiplist

为什么设计 sds

• 常数复杂度获取字符串长度
• 杜绝缓冲区溢出，先判断长度
• 减少内存分配 次数，预分配，惰性释放空间
• 兼容部分 c 函数
• 二进制安全 ，图片，空字符，特殊符号 存储 ，判断结束

一个 字符串 存储多大容量

• 512m

stream

为什么设计 stream

redis 支持发布订阅功能，但是有缺陷

• list和 zet ，支持持久化，不支持主播、多播
• pub、sub，不支持持久化，dwon 机消息丢失，
  参考 kafka，设计了 stream，支持消息回溯，消费者组

stream 消费者消息丢失

• 对于组内消费者消费消息，现记录读取位置，消费完，回复 ack，记录消息过，如果消费者宕机，可以调用查询 pengding 列表，读取已经 读取未成功消费的消息

stream 消息私信问题

• 对于反复失败的 消息，redis 会记录失败次数，达到一定次数 ，会打标记，消费者查询该标记，可以决定 是删除 还是怎么 处理

持久化机制

redis 持久化机制，优缺点，怎么用

主要采用两种方式

• 存量复制，采用 rdb 持久化，对已经存在的大量数据拍快照， 速度快，耗内存大
• 增量复制，如果只采用 rdb，redis 数据每次写入，都要实时持久化吗，不合适，所以有了 aof 日志，可以把 redis 命令通过文本 方式实时的追加到文件中
• redis 4.0 采用混合模式 ，rdb 定时执行，期间的命令，采用 aof 追加，这样既避免了 fork 子进程对内存 的影响，有可以记录所有 的命令

rdb 又是怎么触发的呢

• 手动触发
• save 命令，主进程执行，会阻塞客户端，生产环境禁止使用
• bgsave 命令，新版 redis 推出，fork 一个子进程，后台 执行，阻塞只发生在 fork 阶段，其他没事
• 自动触发
• 配置文件配置 save m 秒 n 次
• 主从复制，从节点 执行全量复制时
• 执行shutdown 命令，没有开启 aof 时，也会进行
• 执行 debug reload 命令，重新加载 redis 触发

rdb 期间 ，内存很大，如果有写操作，如何保证数据一致性

• rdb 采用 copy-on-write，通过 fork 一个子进程进行，假设 t0redis 启动 t1 执行 rdb 命令 ，rdb 先 fork 一个主进程备份 t0-t1 期间的数据，假设备份 完成时间 t2，那么 t1-t2 期间数据怎么办？
• rdb 期间，redis 会 提供一个内存缓冲期，t1-t2 期间的都copy 一份副本，写入这个缓冲区 ，带 rdb 完后，同步回去

主进程 fork 子进程如何复制数据

• fork 命令有 操作系统提供，不会复制 一份内存，只会复制 虚拟页表的对应关系，会耗费 cpu resource
• 当客户端读取数据，直接读取主进程数据
• 当客户端写入数据，会 copy 一份副本 出来

那么 rdb 期间，服务崩溃怎么办

• rdb 是定时执行的，redis 会存储最近的 rdb 快照，如果最新的一次崩溃， 这次 rdb 就不算 成功，那么重启 redis，就会使用上一次成功的 rdb 快照恢复
• 期间数据会丢失部分
  既然数据会丢失，可以每 s 一次吗
• 非常不建议，这样很耗费资源
• fork 子进程耗费 cpu 和内存，多次 bgsave，会阻塞主进程
• 备份多个，耗费磁盘
• 建议采用 aof 和 rdb 结合的方式

那么 aof 如何实现呢

• aof 日志是记录redis 的每个写命令，每次 redis 命令写入成功后，都会发送到一个缓冲区 aof_buf，redis 会读取缓冲 取，把命令 写入文件中
• 文件写入和追加时间 ，什么时候会把 aof_buf 写入 aof 文件呢

什么是 aof 重写

aof 一直追加，时间久了文件 会很大，redis 为了优化这个问题，推出了 aof 重写

• redis 会创建一个 新的文件，redis 数据库的数据，采用命令的方式，重新写入 aof 文件中，写完后，替换之前的 aof 文件
• 这样合并去除了之前的多次 add del 命令，减少了容量
  

aof 重写时，主线程有哪些地方会被阻塞

• fork 子进程，需要复制虚拟页表
• 有 bigkey 写入，需要 copy 一份副本
• aof 写入完成，主进程 append aof buffer 数据时
  aof 怎么触发呢
• 2 个配置
• auto-aof-rewrite-min-size:表示运行AOF重写时文件的最小大小，默认为64MB。
• auto-aof-rewrite-percentage:这个值的计算方式是，当前aof文件大小和上一次重写后aof文件大小的差值，再除以上一次重写后aof文件大小。也就是当前aof文件比上一次重写后aof文件的增量大小，和上一次重写后aof文件大小的比值。

aof 重写时，有新数据写入 怎么办？

• 总结为 一个拷贝，2 出日志 ， 在重新时，会 fork 子进程， 主进程会把命令 记录到 2 个 aof 缓冲区
• bgrewriteaof 重新完成后 ，会通知主进程，主进程会把 aof 缓冲区命令追加到新的 aof 日志文件后面
• 完成，采用重命名方式替换

主从模式

redis 什么是主从，为什么需要主从

• 一般 redis 只有一台节点提供服务，也就是单机 redis，主从最简单的来说就是2台redis服务器，一个台作为主服务器，一台作为从服务器，从服务器同步主服务器的所有数据
• 可以提供
  • 数据冗余：多保存一份数据
  • 故障恢复：2台机器都有数据，一台有问题，可以切换另一台提供服务
  • 负载均衡：一台提供读写，从服务器提供 °，减轻主服务器压力
  • 高可用的基础： 主从自动切换的哨兵模式和 redis cluter 都需要主从为基础

主服务器数据怎么复制到从服务器，什么 是全量 复制

复制方式一共有 2 中，2.8之前全量复制

全量复制的过程

1. 建立连接，从服务器执行psync ？ 1命令 ，包含主库的 runid 和自己的复制 offset 进度，第一次都不知道，传递？和- ，
2. 主库收到后，回复fullresync runid offset ，告诉 自己的 runid 和自己的复制进度，
3. 主库开始进行 bgsave生成 rdb 文件，发给从库，同时把这期间的命令存储 到 repl buffer 中
4. 从库收到 rdb，清库自己的数据，加载 rdb
5. 主动发送 repl buffer，从库执行，完成

为什么增加增量复制

2.8之后，增加增量复制，因为主从网络不稳定，会导致断开连接，每次断开，都会进行全量复制，耗费性能，其实一些步骤不需要全部执行一遍，
redis 提取分析了哪些必须执行的步骤，退出了增量复制功能

看图说话，现说 2 个参数 replication buffer 和 repl_backlog_buffer

• repl_backlog_buffer：是为了从库断开之后，如何找到主从差异数据而设计的环形缓冲区，从而避免全量复制带来的性能开销。如果从库断开时间太久，repl_backlog_buffer环形缓冲区被主库的写命令覆盖了，那么从库连上主库后只能乖乖地进行一次全量复制，所以repl_backlog_buffer配置尽量大一些，可以降低主从断开后全量复制的概率。而在repl_backlog_buffer中找主从差异的数据后，如何发给从库呢？这就用到了replication buffer。
• replication buffer： Redis和客户端通信也好，和从库通信也好，Redis都需要给分配一个 内存buffer进行数据交互，客户端是一个client，从库也是一个client，我们每个client连上Redis后，Redis都会分配一个client buffer，所有数据交互都是通过这个buffer进行的：Redis先把数据写到这个buffer中，然后再把buffer中的数据发到client socket中再通过网络发送出去，这样就完成了数据交互。所以主从在增量同步时，从库作为一个client，也会分配一个buffer，只不过这个buffer专门用来传播用户的写命令到从库，保证主从数据一致，我们通常把它叫做replication buffer。#

repl_backlog_buffer 环形缓冲区满了怎么办

1. 如果断开时间过长，从库在主库的repl_backlog_buffer和slave_repl_offset都被覆盖了，只能重新全量复制
2. 每个从库的 slave_repl_offset 都不一样，主库会自动判断，是否需要全量复制