Redis面试题总结分享

快来打我* 2024-03-25 15:14 30阅读 0赞

> `Redis经典面试题总结分享`

#### 文章目录 ####

*  一、常见面试题分享
 *   *  1.Redis优点和缺点
     *  2.Redis有哪些数据删除策略？
     *  3.Redis中有哪些数据淘汰策略？
     *  4.Redis中数据库默认是多少个db即作用？
     *  5.缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩解决方案？
     *  6.Redis数据持久化有哪些方式？各自有什么优缺点？
     *  7.Redis都存在哪些集群方案？
     *  8.Redis哈希槽的概念？
     *  9.谈谈你对Redis中事务的理解？
     *  10.为什么Redis不支持事务回滚?
     *  11.Redis事务相关的命令有哪几个？
     *  12.Redis是单线的，但是为什么还那么快？
     *  13.Redis怎么实现分布式锁思路？
     *  14.Redis实现分布式锁如何防止死锁现象？
     *  15.Redis实现分布式锁如何合理的控制锁的有效时长？
     *  16. 为什么要在多个实例上加锁？

## 一、常见面试题分享 ##

### 1.Redis优点和缺点 ###

**优点：**

1.  本质上是一个 Key-Value 类型的内存数据库
2.  整个数据库加载在内存当中进行操作，定期通过异步操作把数据库数据 flush 到硬盘上进行保存
3.  因为是纯内存操作，Redis 的性能非常出色，每秒可以处理超过 10 万次读写操作，是已知性能最快的Key-Value DB
4.  支持保存多种数据结构(string,list,set,hash,sortedset),单个 value 的最大限制是 1GB，
5.  Redis也可以对存入的 Key-Value 设置 expire 时间

**缺点：**

1.  Redis 的主要缺点是数据库容量受到物理内存的限制，不能用作海量数据的高性能读写

### 2.Redis有哪些数据删除策略？ ###

**简介**:

> Redis中可以对数据设置数据的有效时间，数据的有效时间到了以后，就需要将数据从内存中删除掉。而删除的时候就需要按照指定的规则进行删除，这种删除规则就被称之为数据的`删除策略`。

**定时删除**

*  概述：在设置某个key 的过期时间同时，我们创建一个定时器，让定时器在该过期时间到来时，立即执行对其进行删除的操作。
 *  `优点`：定时删除对内存是最友好的，能够保存内存的key一旦过期就能立即从内存中删除。
 *  `缺点`：对CPU最不友好，在过期键比较多的时候，删除过期键会占用一部分CPU时间，对服务器的  
    响应时间和吞吐量造成影响。

**惰性删除**

*  概述：设置该key过期时间后，我们不去管它，当需要该key时，我们在检查其是否过期，如果过期，我们就删掉它，反之返回该key。
 *  `优点`：对CPU友好，我们只会在使用该键时才会进行过期检查，对于很多用不到的key不用浪费时  
    间进行过期检查
 *  `缺点`：对内存不友好，如果一个键已经过期，但是一直没有使用，那么该键就会一直存在内存中，  
    如果数据库中有很多这种使用不到的过期键，这些键便永远不会被删除，内存永远不会释放。

**定期删除**

*  概述：每隔一段时间，我们就对一些key进行检查，删除里面过期的key(从一定数量的数据库中取  
    出一定数量的随机键进行检查，并删除其中的过期键)。
 *  `优点`：可以通过限制删除操作执行的时长和频率来减少删除操作对 CPU 的影响。另外定期删除，  
    也能有效释放过期键占用的内存。
 *  缺点：难以确定删除操作执行的时长和频率。如果执行的太频繁，定期删除策略变得和定时删除策略一样，对CPU不友好。如果执行的太少，那又和惰性删除一样了，过期键占用的内存不会及时得  
    到释放。

注意  
另外最重要的是，在获取某个键时，如果某个键的过期时间已经到了，但是还没执行定期删除，那么就会返回这个键的值，这是业务不能忍受的错误。  
  
Redis的过期删除策略：`惰性删除 + 定期删除两种策略进行配合使用定期删除函数的运行频率`

在Redis2.6版本中，规定每秒运行10次，大概100ms运行一次。在Redis2.8版本后，可以通过修改配置文件redis.conf 的 hz 选项来调整这个次数。

### 3.Redis中有哪些数据淘汰策略？ ###

**简介**:  
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。  
常见的数据淘汰策略：

noeviction # 不删除任何数据，内存不足直接报错(默认策略)
    volatile-lru # 挑选最近最久使用的数据淘汰(举例：key1是在3s之前访问的, key2是在9s之前访问的，删除的就是key2)
    volatile-lfu # 挑选最近最少使用数据淘汰 (举例：key1最近5s访问了4次, key2最近5s访问了9次， 删除的就是key1)
    volatile-ttl # 挑选将要过期的数据淘汰
    volatile-random # 任意选择数据淘汰
    allkeys-lru # 挑选最近最少使用的数据淘汰
    allkeys-lfu # 挑选最近使用次数最少的数据淘汰
    allkeys-random # 任意选择数据淘汰，相当于随机

**注意：**

1.  不带allkeys字样的淘汰策略是随机从Redis中选择指定的数量的key然后按照对应的淘汰策略进行删除，带allkeys是对所有的key按照对应的淘汰策略进行删除。

### 4.Redis中数据库默认是多少个db即作用？ ###

1.  Redis默认支持16个数据库，可以通过配置databases来修改这一数字。客户端与Redis建立连接后会自动选择0号数据库，不过可以随时使用select命令更换数据库。
2.  Redis支持多个数据库，并且每个数据库是隔离的不能共享，并且基于单机才有，如果是集群就没有数据库的概念。

### 5.缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩解决方案？ ###

**缓存穿透：**

概述：指查询一个一定不存在的数据，如果从存储层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 DB 去查询，可能导致 DB 挂掉。

`解决方案`：

1.  查询返回的数据为空，仍把这个空结果进行缓存，但过期时间会比较短
2.  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

**缓存击穿：**

概述：对于设置了过期时间的key，缓存在某个时间点过期的时候，恰好这时间点对这个Key有大量的并发请求过来，这些请求发现缓存过期一般都会从后端 DB 加载数据并回设到缓存，这个时候大并发的请求可能会瞬间把 DB 压垮。  
`解决方案`：

1.  使用互斥锁：当缓存失效时，不立即去load db，先使用如 Redis 的 setnx 去设置一个互斥锁，当操作成功返回时再进行 load db的操作并回设缓存，否则重试get缓存的方法

**缓存雪崩：**

概述：设置缓存时采用了相同的过期时间，导致缓存在某一时刻同时失效，请求全部转发到DB，DB 瞬时压力过重雪崩。`与缓存击穿的区别：雪崩是很多key，击穿是某一个key缓存。`  
`解决方案`：  
将缓存失效时间分散开，比如可以在原有的失效时间基础上增加一个随机值，比如1-5分钟随机，这样每一个缓存的过期时间的重复率就会降低，就很难引发集体失效的事件

### 6.Redis数据持久化有哪些方式？各自有什么优缺点？ ###

在Redis中提供了两种数据持久化的方式：RDB 和 AOF

**RDB**：

> 定期更新，定期将Redis中的数据生成的快照同步到磁盘等介质上，磁盘上保存的就是Redis的内存快照

save [seconds] [changes]  
    save  60 100
    save  600 500

`优点`：

1.  对性能影响最小。如前文所述，Redis在保存RDB快照时会fork出子进程进行，几乎不影响Redis处理客户端请求的效率。
2.  每次快照会生成一个完整的数据快照文件，所以可以辅以其他手段保存多个时间点的快照（例如把每天0点的快照备份至其他存储媒介中），作为非常可靠的灾难恢复手段。
3.  使用RDB文件进行数据恢复比使用AOF要快很多。

`缺点`：

1.  快照是定期生成的，所以在Redis crash时或多或少会丢失一部分数据
2.  如果数据集非常大且CPU不够强（比如单核CPU），Redis在fork子进程时可能会消耗相对较长的时间，影响Redis对外提供服务的能力

**AOF**：

> 采用AOF持久方式时，Redis会把每一个写请求都记录在一个日志文件里。在Redis重启时，会把AOF文件中记录的所有写操作顺序执行一遍，确保数据恢复到最新。  
> AOF默认是关闭的，如要开启，进行如下配置：

appendonly  yes

AOF提供了三种fsync配置：always/everysec/no，通过配置项\[appendfsync\]指定：

1.  **appendfsync no**：不进行fsync，将flush文件的时机交给OS决定，速度最快
2.  **appendfsync always**：每写入一条日志就进行一次fsync操作，数据安全性最高，但速度最慢
3.  **appendfsync everysec**：折中的做法，交由后台线程每秒fsync一次

`优点`：  
4. 最安全，在启用appendfsync为always时，任何已写入的数据都不会丢失，使用在启用appendfsync everysec也至多只会丢失1秒的数据  
5. AOF文件在发生断电等问题时也不会损坏，即使出现了某条日志只写入了一半的情况，也可以使用redis-check-aof工具轻松修复  
6. AOF文件易读，可修改，在进行某些错误的数据清除操作后，只要AOF文件没有rewrite，就可以把AOF文件备份出来，把错误的命令删除，然后恢复数据。

`缺点`：

1.  AOF文件通常比RDB文件更大
2.  性能消耗比RDB高
3.  数据恢复速度比RDB慢

Redis的数据持久化工作本身就会带来延迟，需要根据数据的安全级别和性能要求制定合理的持久化策略：

*  AOF + fsync always的设置虽然能够绝对确保数据安全，但每个操作都会触发一次fsync，会对Redis的性能有比较明显的影响
 *  AOF + fsync every second是比较好的折中方案，每秒fsync一次
 *  AOF + fsync never会提供AOF持久化方案下的最优性能

使用RDB持久化通常会提供比使用AOF更高的性能，但需要注意RDB的策略配置

### 7.Redis都存在哪些集群方案？ ###

**主从复制**

1.  保证高可用性
2.  实现故障转移需要手动实现
3.  无法实现海量数据存储  
    **哨兵模式**
4.  保证高可用性
5.  可以实现自动化的故障转移
6.  无法实现海量数据存储  
    **Redis分片集群**
7.  保证高可用性
8.  可以实现自动化的故障转移
9.  可以实现海量数据存储

### 8.Redis哈希槽的概念？ ###

Redis 集群没有使用一致性 hash,而是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，集群的每个节点负责一部分 hash 槽。

### 9.谈谈你对Redis中事务的理解？ ###

事务是一个原子操作：事务中的命令要么全部被执行，要么全部都不执行。  
Redis中的事务：Redis事务的本质是一组命令的集合。事务支持一次执行多个命令，一个事务中所有命令都会被序列化。在事务执行过程，会按照顺序串行化执行队列中的命令，其他客户端提交的命令请求不会插入到事务执行命令序列中。  
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，`单条命令是原子性执行的`，但`事务不保证原子性，且没有回滚`

### 10.为什么Redis不支持事务回滚? ###

多数事务失败是由语法错误或者数据结构类型错误导致的，语法错误说明在命令入队前就进行检测的，而类型错误是在执行时检测的，Redis为提升性能而采用这种简单的事务，这是不同于关系型数据库的，特别要注意区分。Redis之所以保持这样简易的事务，完全是为了保证高并发下的核心问题——**性能**。

### 11.Redis事务相关的命令有哪几个？ ###

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

### 12.Redis是单线的，但是为什么还那么快？ ###

1.  完全基于内存的
2.  采用单线程，避免不必要的上下文切换可竞争条件
3.  数据简单，数据操作也相对简单
4.  使用多路I/O复用模型，非阻塞IO

### 13.Redis怎么实现分布式锁思路？ ###

> Redis实现分布式锁主要利用Redis的setnx命令。setnx是SET if not exists(如果不存在，则 SET)的简写。

127.0.0.1:6379> setnx lock value1 #在键lock不存在的情况下，将键key的值设置为value1
    (integer) 1
    127.0.0.1:6379> setnx lock value2 #试图覆盖lock的值，返回0表示失败
    (integer) 0
    127.0.0.1:6379> get lock #获取lock的值，验证没有被覆盖
    "value1"
    127.0.0.1:6379> del lock #删除lock的值，删除成功
    (integer) 1
    127.0.0.1:6379> setnx lock value2 #再使用setnx命令设置，返回0表示成功
    (integer) 1
    127.0.0.1:6379> get lock #获取lock的值，验证设置成功
    "value2"

上面这几个命令就是最基本的用来完成分布式锁的命令。

加锁：使用 setnx key value 命令，如果key不存在，设置value(加锁成功)。如果已经存在lock(也就是有客户端持有锁了)，则设置失败(加锁失败)。

解锁：使用 del 命令，通过删除键值释放锁。释放锁之后，其他客户端可以通过 setnx 命令进行加锁。

### 14.Redis实现分布式锁如何防止死锁现象？ ###

> 产生死锁的原因：如果一个客户端持有锁的期间突然崩溃了，就会导致无法解锁，最后导致出现死锁的现象。  
> 所以要有个超时的机制，在设置key的值时，需要加上有效时间，如果有效时间过期了，就会自动失效，就不会出现死锁。

### 15.Redis实现分布式锁如何合理的控制锁的有效时长？ ###

有效时间设置过长，假如我的业务操作比有效时间长？我的业务代码还没执行完就自动给我解锁了，不就完蛋了吗。  
`解决方案`：

1.  自己去把握，预估一下业务代码需要执行的时间，然后设置有效期时间比执行时间长  
    一些，保证不会因为自动解锁影响到客户端业务代码的执行。
2.  给锁续期。锁续期实现思路：当加锁成功后，同时开启守护线程，默认有效期是用户所设置的，然后每隔10秒就会给锁续期到用户所设置的有效期，只要持有锁的客户端没有宕机，就能保证一直持有锁，直到业务代码执行完毕由客户端自己解锁，如果宕机了自然就在有效期失效后自动解锁。

### 16. 为什么要在多个实例上加锁？ ###

本质上是为了【容错】, 部分实例异常宕机，剩余的实例加锁成功，整个锁服务依旧可用。