Redis -- 高频面试题

旧城等待， 2023-02-14 02:35 44阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *  1. Redis 默认数据库数量
     *  2. Redis是单线程的，为什么那么快
     *  3. 原子性
     *  4. List
     *  5. Redis的事务定义
     *  6. Multi、Exec、discard
     *  7. 悲观锁和乐观锁
     *  8. WATCH 与 unwatch
     *  9. 三特性
     *  10. 数据持久化
     *  11. 主从复制
     *  12. 薪火相传
     *  13. 哨兵模式(sentinel)
     *  14. 什么是Redis集群
     *  15. 什么是slots
     *  16. Redis集群的好处：
     *  17. Redis集群的不足：
     *  18 . 缓存穿透、缓存雪崩、缓存击穿

## 1. Redis 默认数据库数量 ##

默认16个数据库，类似数组下标从0开始，初始默认使用0号库
    
    统一密码管理，所有库都是同样密码，要么都OK要么一个也连接不上。

## 2. Redis是单线程的，为什么那么快 ##

1)完全基于内存，绝大部分请求是纯粹的内存操作，非常快速。
    
    2)数据结构简单，对数据操作也简单，Redis中的数据结构是专门进行设计的
    
    3)采用单线程，避免了不必要的上下文切换和竞争条件，也不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗 CPU，不
    用去考虑各种锁的问题，不存在加锁释放锁操作，没有因为可能出现死锁而导致的性能消耗
    
    4)使用多路I/O复用模型，非阻塞IO
    
     多路复用是指使用一个线程来检查多个文件描述符（Socket）的就绪状态，比如调用select和poll和epoll函
     数，传入多个文件描述符，如果有一个文件描述符就绪，则返回，否则阻塞直到超时。得到就绪状态后进行真正
     的操作可以在同一个线程里执行，也可以启动线程执行（比如使用线程池）。
    
    5)使用底层模型不同，它们之间底层实现方式以及与客户端之间通信的应用协议不一样，Redis直接自己构建了
    VM 机制 ，因为一般的系统调用系统函数的话，会浪费一定的时间去移动和请求

## 3. 原子性 ##

所谓原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作；这种操作一旦开始，就一直运行到结束，中间不会有任何 
    context switch （切换到另一个线程）。
    
    （1） 在单线程中， 能够在单条指令中完成的操作都可以认为是" 原子操作"，因为中断只能发生于指令之间。
    
    （2）在多线程中，不能被其它进程（线程）打断的操作就叫原子操作。

**Redis单命令的原子性主要得益于Redis的单线程**

## 4. List ##

1) 单键多值
    
    2) Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）。
    
    3) 它的底层实际是个双向链表，对两端的操作性能很高，通过索引下标的操作中间的节点性能会较差。

![在这里插入图片描述][20200531134348951.png_pic_center]

## 5. Redis的事务定义 ##

Redis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。
    
    Redis事务的主要作用就是串联多个命令防止别的命令插队

## 6. Multi、Exec、discard ##

1)  从输入Multi命令开始，输入的命令都会依次进入命令队列中，但不会执行，至到输入Exec后，Redis会将之前的命令队列中的命令依次执行。
    
    2) 组队的过程中可以通过discard来放弃组队。

![在这里插入图片描述][20200531134422121.png_pic_center]  
组队中某个命令出现了报告错误，执行时整个的所有队列会都会被取消。

![在这里插入图片描述][20200531134433163.png_pic_center]

如果执行阶段某个命令报出了错误，则只有报错的命令不会被执行，而其他的命令都会执行，不会回滚。

![在这里插入图片描述][2020053113443919.png_pic_center]

## 7. 悲观锁和乐观锁 ##

悲观锁(Pessimistic Lock), 顾名思义，就是很悲观，每次去拿数据的时候都认为别人会修改，所以每次在拿
    数据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会block直到它拿到锁。传统的关系型数据库里边就用到了很多
    这种锁机制，比如行锁，表锁等，读锁，写锁等，都是在做操作之前先上锁。
    
    乐观锁(Optimistic Lock), 顾名思义，就是很乐观，每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，
    但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，可以使用版本号等机制。乐观锁适用于多读的
    应用类型，这样可以提高吞吐量。Redis就是利用这种check-and-set机制实现事务的。

## 8. WATCH 与 unwatch ##

Watch : 在执行multi之前，先执行watch key1 [key2],可以监视一个(或多个) key ，如果在事务执行之前
      这个(或这些) key 被其他命令所改动，那么事务将被打断。

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Unwatch : 
    
    1)取消 WATCH 命令对所有 key 的监视。
    
    2)如果在执行 WATCH 命令之后， EXEC 命令或 DISCARD 命令先被执行了的话，那么就不需要再执行 UNWATCH 了。

## 9. 三特性 ##

1) 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。 
    
    2) 没有隔离级别的概念
    
    	队列中的命令没有提交之前都不会实际的被执行，因为事务提交前任何指令都不会被实际执行，也就不存在
    “事务内的查询要看到事务里的更新，在事务外查询不能看到”这个让人万分头痛的问题 
    
    3) 不保证原子性
    
    	Redis同一个事务中如果有一条命令执行失败，其后的命令仍然会被执行，没有回滚

## 10. 数据持久化 ##

1）RDB持久化：
    
    ① 在指定的时间间隔内持久化
    
    ② 服务shutdown会自动持久化
    
    ③ 输入bgsave也会持久化
    
    优点:
    
    1. 节省磁盘空间
    
    2. 恢复速度快
    
    缺点:
    
    1. 虽然Redis在fork时使用了写时拷贝技术,但是如果数据庞大时还是比较消耗性能。
    
    2. 在备份周期在一定间隔时间做一次备份，所以如果Redis意外down掉的话，就会丢失最后一次快照后的所有修改。
    
    2）AOF :  以日志形式记录每个更新操作
    
    Redis重新启动时读取这个文件，重新执行新建、修改数据的命令恢复数据。
    
    保存策略：
    
    推荐（并且也是默认）的措施为每秒持久化一次，这种策略可以兼顾速度和安全性。
    
    优点:
    
    备份机制更稳健，丢失数据概率更低。
    
    可读的日志文本，通过操作AOF稳健，可以处理误操作。
    
    缺点：
    
    1 比起RDB占用更多的磁盘空间
    
    2 恢复备份速度要慢
    
    3 每次读写都同步的话，有一定的性能压力
    
    4 存在个别Bug，造成恢复不能

## 11. 主从复制 ##

主从复制，就是主机数据更新后根据配置和策略，自动同步到备机的master/slaver机制，Master以写为主，Slave以读为主

![在这里插入图片描述][20200531134716626.png_pic_center]

用处 :
    
    1. 读写分离，性能扩展
    
    2. 容灾快速恢复

## 12. 薪火相传 ##

1) 上一个slave可以是下一个slave的Master，slave同样可以接收其他slaves的连接和同步请求，那么该slave
    作为了链条中下一个的master, 可以有效减轻master的写压力,去中心化降低风险。
    
    2) 用 slaveof  <ip>  <port>
    
    3) 中途变更转向:会清除之前的数据，重新建立拷贝最新的
    
    4) 风险是一旦某个slave宕机，后面的slave都没法备份

![在这里插入图片描述][20200531134815520.png_pic_center]

## 13. 哨兵模式(sentinel) ##

如果主机Down掉，哨兵会从从机中选择一台作为主机，并将它设置为其他从机的主机，而且如果原来的主机再次
    启动的话也会成为从机。

## 14. 什么是Redis集群 ##

1. Redis 集群实现了对Redis的水平扩容，即启动N个redis节点，将整个数据库分布存储在这N个节点中，每个节点
    存储总数据的1/N。
    
    2. Redis 集群通过分区（partition）来提供一定程度的可用性（availability）： 即使集群中有一部分节点失效
    或者无法进行通讯， 集群也可以继续处理命令请求。

## 15. 什么是slots ##

1. 一个 Redis 集群包含 16384 个插槽（hash slot）， 数据库中的每个键都属于这 16384 个插槽的其中
    一个， 集群使用公式 CRC16(key) % 16384 来计算键 key 属于哪个槽， 其中 CRC16(key) 语句用于计算键 
    key 的 CRC16 校验和 。
    
    2. 集群中的每个节点负责处理一部分插槽。

## 16. Redis集群的好处： ##

1.实现扩容
    
    2.分摊压力
    
    3.无中心配置相对简单

## 17. Redis集群的不足： ##

1. 多键操作是不被支持的 
    
    2. 多键的Redis事务是不被支持的。lua脚本不被支持。
    
    3. 由于集群方案出现较晚，很多公司已经采用了其他的集群方案，而代理或者客户端分片的方案想要迁移至redis cluster，需要整体迁移而不是逐步过渡，复杂度较大。

## 18 . 缓存穿透、缓存雪崩、缓存击穿 ##

1）缓存穿透是指查询一个一定不存在的数据。由于缓存命不中时会去查询数据库，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。
    解决方案：
    ①是将空对象也缓存起来，并给它设置一个很短的过期时间，最长不超过5分钟
    ② 采用布隆过滤器，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，
    从而避免了对底层存储系统的查询压力
    2）如果缓存集中在一段时间内失效，发生大量的缓存穿透，所有的查询都落在数据库上，就会造成缓存雪崩。
    解决方案：
    	尽量让失效的时间点不分布在同一个时间点
    3）缓存击穿，是指一个key非常热点，在不停的扛着大并发，当这个key在失效的瞬间，持续的大并发就穿破缓存，直接请求
    数据库，就像在一个屏障上凿开了一个洞。
    解决方案：
    	可以设置key永不过期

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