Redis为什么这么快

Redis为什么这么快

基于内存

Redis是使用内存存储，没有磁盘IO上的开销，数据存在内存上，读写速度快。

单线程实现（Redis 6.0 以前）

Redis使用单个线程处理请求，避免了多个线程之间线程切换和锁资源争用的开销。

IO多路复用模型

Redis采用IO多路复用技术。Redis使用单线程来轮询描述符，将数据库的操作都转换成了事件，不在网络I/O上浪费过多的时间。

高效的数据结构

Redis每种数据类型底层都做了优化，目的就是为了追求更快的速度。

Redis为何选择单线程

1. 单线程实现可以避免过多的上下文切换开销。程序始终运行在进程中单个线程内，没有多线程切换的场景。

2. 避免同步机制的开销。如果Redis选择多线程模型，需要考虑数据同步的问题，则必然会引入某些同步机制，会导致在操作数据过程中带来更多的开销，增加程序复杂度的同时还会降低性能。

3. 实现简单，方便维护。如果Redis使用多线程模式，那么所有的底层数据结构的设计都必须考虑线程安全问题，那么Redis的实现将会变得更加复杂。

Redis的应用场景

1. 缓存热点数据，缓解数据库的压力。
2. 利用Redis原子性的自增操作，可以实现计数器的功能，比如统计用户点赞数、用户访问数等。
3. 作为简单的消息队列，实现异步操作。
4. 限速器，可用于限制某个用户访问某个接口的频率，比如秒杀场景用于防止用户快速点击带来不必要的压力。
5. 好友关系，利用集合的一些命令，比如交集、并集、差集等，实现共同好友、共同爱好之类的功能。

Redis怎么实现消息队列

方式一：使用列表，让生产者将任务使用LPUSH命令放进列表，消费者不断用RPOP从列表取出任务。

方式二：发表订阅模式。类似于MQ的主题模式。只能消费订阅之后发布的消息，一个消息可以被多个订阅者消费。

方式三：延时队列。使用sortedest，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。

Redis的主从复制原理

Redis的复制功能是支持多个数据库之间的数据同步。主数据库可以进行读写操作，当主数据库的数据发生变化时会自动将数据同步到从数据库。从数据库一般是只读的，它会接收主数据同步过来的数据。

主从复制的原理

1. 当启动一个从节点时，它会发送一个‘PSYNC’命令给主节点。
2. 如果是从节点初次连接到主节点，那么会触发一次全量复制。此时主节点会启动一个后台线程，开始生成一份RDB快照文件。
3. 同时还会将从客户端client新收到的所有写命令缓存在内存中。RDB文件生成完毕后，主节点会将RDB文件发送给从节点，从节点会先将RDB文件写入本地磁盘，然后再从本地磁盘加载到内存中。
4. 接着主节点会将内存中缓存的写命令发送到从节点，从节点同步这些数据。
5. 如果从节点跟主节点之间网络出现故障，连接断开了，会自动重连，连接之后主节点仅会将部分缺失的数据同步给从节点。

过期键的删除策略

1. 被动删除。在访问key时，如果发现key已经过期，那么会将key删除。
2. 主动删除。定时清理key，每次清理会依次遍历所有DB，从db随机取出20个key，如果过期就删除，如果其中有5个key过期，那么就继续对这个db进行清理，否则开始清理下一个db。
3. 内存不够时清理。Redis有最大内存的限制，通过maxmemory参数可以设置最大内存，当使用的内存超过了设置的最大内存，就要进行内存释放，在进行内存释放的时候，会按照配置的淘汰策略清理内存。

参考资料：【大厂面试】京东二面，Redis为什么这么快？