13、Redis高频面试题

1、项目中为什么用Redis

我们项目中之所以选择Redis，主要是因为Redis有下面这些优点：

1. 操作速度快：Redis的数据都保存在内存中，相比于其它硬盘类的存储，速度要快很多
2. 数据类型丰富：Redis支持 string，list，set，Zset，hash 等数据类型，基本满足我们开发中的各种使用场景
3. 使用场景丰富：Redis可用于缓存，消息队列，按 key 设置过期时间，过期后将会自动删除

2、Redis的数据类型有哪些

Redis最常见的数据类型有5种，分别是String、List、Hash、Set、ZSet，下面给您详细介绍一下：

1. String：简单的 key-value 类型，最大能存储512MB数据。场景：计数、缓存文章标题、微博内容等

2. List：底层是链表，特点是：增删容易，随机访问困难。场景：发布与订阅或者说消息队列

3. Hash：类似于Java中的HashMap，适合存储对象。场景：系统中对象数据的存储

4. Set：是一种无序集合，可以方便的求交、并、差集。 场景：共同关注、共同粉丝、共同喜好等功能

5. ZSet：相比于set来讲，多了1个权重参数 score，元素会按照score进行排序。场景：各种排行榜，弹幕消息

3、Redis为什么这么快

Redis之所以运行速度比较快，主要是由于这样一些原因:

1. 纯内存操作：Redis的绝大部分请求是纯粹的内存操作，非常快速

2. 单线程：Redis的核心部分是单线程运行的，避免了不必要的上下文切换，也不存在线程切换导致的 CPU消耗

3. 使用 I/O 多路复用模型和非阻塞 IO

   什么是 I/O 多路复用

   I/O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I/O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
   其中Redis的网络模型就是使用I/O多路复用结合事件的处理器来应对多个Socket请求，比如，提供了连接应答处理器、命令回复处理器，命令请求处理器
   在Redis6.0之后，为了提升更好的性能，在命令回复处理器使用了多线程来处理回复事件，在命令请求处理器中，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
   

4、Redis的过期删除策略有哪些

Redis的过期删除策略指的是当Redis中的key过期之后在什么时候进行删除的处理方案，常用的删除策略就两个：

• 惰性删除：只会在取出 key 的时候才对数据进行过期检查，过期了就删除
• 定期删除：每隔一段时间抽取一批 key执行删除过期 key 操作

两者相比，定期删除对内存更加友好，惰性删除对 CPU 更加友好。两者各有千秋，所以 Redis 采用的是定期删除+惰性/懒汉式删除。

5、Redis的内存淘汰策略有哪些

Redis的内存淘汰策略指的是当Redis的内存已经存满，又有新的数据需要保存时的处理方案，官方提供了8种淘汰策略：

• no-eviction：禁止驱逐数据，也就是说当内存不足以容纳新写入数据时，新写入操作会报错。
• volatile-lru：从已设置过期时间的数据集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中任意选择数据淘汰
• volatile-lfu：从已设置过期时间的数据集中挑选最不经常使用的数据淘汰
• allkeys-lru：在所有的数据集中选择最近最少使用的数据淘汰
• allkeys-random：在所有的数据集中任意选择数据淘汰
• allkeys-lfu：在所有的数据集中选择最不经常使用的数据淘汰

6、Redis的RDB和AOF区别

Redis是一个基于内存的数据存储，为了保证数据安全，需要将内存中的数据备份到磁盘上，官方提供了两种数据持久化的方式，分别是RDB和AOF

1. RDB采用的是定期更新的方式，它会定期将Redis中的数据生成的快照同步到磁盘上，磁盘上保存的就是Redis的内存快照

   优点是数据文件的大小相比于AOF较小，数据恢复速度较快

   缺点是比较耗时，存在丢失数据的风险

2. AOF是将Redis所执行过的所有写指令都记录到磁盘上，在下次Redis重启时，只需要将指令重写一遍就可以了

   优点是数据丢失的风险大大降低了

   缺点是数据文件的大小相比于rdb较大，而且数据恢复的时候速度较慢

在我们公司是同时开启RDB和AOF 持久化机制的，这样做的好处是：

1. 在Redis重启时先使用AOF日志进行恢复，然后再使用RDB快照进行备份
2. 而且将AOF的appendfsync 参数为 everysec，保证每秒将AOF缓冲区中的写操作同步到 AOF 文件中，提高数据的持久化能力
3. 定期进行RDB快照的备份，以便在需要时进行全量数据的恢复

这样的配置可以充分利用RDB和AOF两种持久化机制的优势，提高数据的可靠性和恢复能力

7、RDB期间可以同时处理写请求吗

Redis在进行RDB期间是可以同时处理写请求的，这得益于Redis使用操作系统的多进程写时复制技术来实现快照持久化

具体来说，就是Redis在持久化时会产生一个子进程，快照持久化完全交给子进程来处理，父进程继续处理客户端请求

当主线程执行写指令修改数据的时候，这个数据就会复制一份副本， 子进程读取这个副本数据写到 RDB 文件

这既保证了快照的完整性，也允许主线程同时对数据进行修改，避免了对正常业务的影响

8、Redis集群有哪些方案

在Redis中提供的集群主要有三种，分别是主从、哨兵和分片集群

1. 主从集群主要用来解决Redis的并发问题，一般是一个主节点负责数据写入，多个从节点负责数据读取，主节点的数据会实时同步给从节点

2. 哨兵集群主要用来解决Redis的高可用问题，哨兵会监控集群中节点的状态，并在主节点出现问题时进行重新选主

3. 分片集群主要用来解决Redis的海量数据存储问题，它要求有多个主节点，然后数据写入的数据会经过计算落到其中一个上

   在这个计算的过程中Redis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

   而分片集群的每个节点负责一部分 hash 槽，这样就可以计算出一个key会出现在哪个节点上了，查询的时候也是同时的方式来定位即可

9、如何保存Redis数据与MySQL一致

保证Redis和MySQL数据一致性的方案有很多，最常见的有三种

1. 同步双写，即在程序更新完MySQL之后后立即同步更新redis
2. 异步监听，即通过Canal监听MySQL的binlog日志变化，然后再通过程序将变化的数据更新数据到 Redis
3. MQ异步，即程序在更新完MySQL后，发送一条消息到MQ中，然后在通过一个程序监听MQ，获取到消息，然后更新Redis

10、什么是缓存预热

缓存预热是指系统上线后，提前将相关的缓存数据加载到缓存系统。

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。

如果不进行预热，那么 Redis 初始状态数据为空，系统上线初期，对于高并发的流量，都会访问到数据库中，对数据库造成流量的压力。

缓存预热解决方案主要有下面几个：

• 数据量不大的时候，工程启动的时候进行加载缓存动作
• 数据量大的时候，设置一个定时任务脚本，进行缓存的刷新
• 数据量太大的时候，优先保证热点数据进行提前加载到缓存

11、什么是缓存穿透， 怎么解决

在我们的项目中会将缓存放到数据库前面，查询的时候先查缓存，缓存有了就不用再去查数据库了，这样可以大大减轻数据库的访问压力

而缓存穿透指的是请求一直在查询一个数据库中不存在的数据，这样缓存中没有，请求就会到达数据库，而数据库也没有，也就没法缓存

所以每一次请求都会直接到数据库中查询，这就极有可能导致数据库被压垮

常用的解决方案有两个：

1. 查询返回的数据为空，仍把这个空结果进行缓存，但过期时间尽量设置稍短一些

2. 使用布隆过滤器：将所有可能存在的数据哈希到一个足够大的 bitmap 中，一个一定不存在的数据会被这个 bitmap 拦截掉，从而避免了对DB的查询

12、什么是缓存击穿，怎么解决

在我们的项目中会将缓存放到数据库前面，查询的时候先查缓存，缓存有了就不用再去查数据库了，这样可以大大减轻数据库的访问压力

缓存击穿指的是对于一个设置了过期时间的key，在其缓存失效的瞬间，有大量的请求访问这个它，这些请求在缓存找不到就会直接到数据，导致数据库被压垮

常用的解决方案有两个：

1. 使用互斥锁：当缓存失效时，不立即去数据库查询，而是先去获取一把全局锁，那个线程获取到了，就去数据库查询，获取不到的就等待重试查询缓存

2. 修改设置key有效期的逻辑，大体如下：

   在设置key的时候，不给它设置过期时间，而是单独设置一个过期时间字段一块存入缓存中

   当查询的时候，从redis取出数据后判断时间是否过期，如果过期则开通另外一个线程进行数据同步，当前线程正常返回数据
   

两种方案对比：

解决方案	优点	缺点
互斥锁	没有额外的内存消耗 ，保证一致性	线程需要等待，性能受影响
逻辑过期	线程无需等待，性能较好	不保证一致性，有额外内存消耗

13、什么是缓存雪崩，怎么解决

在我们的项目中会将缓存放到数据库前面，查询的时候先查缓存，缓存有了就不用再去查数据库了，这样可以大大减轻数据库的访问压力

缓存雪崩指的是大量的key在某一时刻同时失效，这样大量的请求全部转发到DB，DB 瞬时压力过重雪崩

解决方案也很简单，就是在设置key的过期时间的时候，尽量加一些随机值，这样缓存过期时间的重复率就会降低

14、用过Redis的事务吗

Redis中本身是没有事务的概念的，但是他有几个命令组合起来能实现类似于事务的效果。也就是说，Redis事务的本质是一组命令的集合。

这里用到的命令主要有5个，分别是：

1. MULTI：用来组装一个事务
2. EXEC：执行一个事物
3. DISCARD：取消一个事务
4. WATCH：用来监视一些key，一旦这些key在事务执行之前被改变，则取消事务的执行
5. UNWATCH：取消 WATCH 命令对所有key的监视

总结说：Redis事务就是一次性、顺序性、排他性的执行一个队列中的一系列命令。Reids中，单条命令式原子性执行的，但事务不保证原子性，且没有回滚。