36 Redis高性能缓存数据库面试题

作者：开心洋洋

1.什么是Redis？简述其优点和缺点？

Redis的全称是：Remote Dictionary.Server。这是一个Key-Value类型的内存数据库，类似于
memcached。所有数据库都加载到内存中进行操作，并通过异步操作定期刷新数据库数据。保存到您的硬盘。
由于是纯内存操作，Redis 的性能非常出色，每秒可以处理 10 万次以上的读写操作。它是已知执行速度最快的键值数据库。
Redis 的优势不仅仅在于性能。 Redis最大的魅力在于它支持存储多种数据结构。另外，一个值的最大限制是1GB，不像memcached只能存储1MB的数据，因此Redis可以用来实现很多有用的功能。
例如，使用List创建双向链接的FIFO列表来实现轻量级高性能消息队列服务，使用Set创建高性能标签系统等。
另外，Redis 可以为存储的 Key-Value 设置过期时间，因此它也可以用作 memcached 的增强版。 Redis的主要缺点是数据库容量受物理内存限制，无法用于读写大量数据。因此，Redis的理想场景主要局限于高性能操作和较小数据计算。

2。 Redis与memcached相比有哪些优势？

• memcached 中的所有值都是简单的字符串，而 redis 作为替代品，支持更丰富的数据类型
• redis 比 redis 快 memcached 比 memcached 快
• redis 可以持久化数据

3. Redis支持哪些数据类型？

字符串、列表、集合、排序集、哈希

4。 Redis一般消耗哪些物理资源？

记忆。

5。 Redis的数据删除策略是怎样的？

• noeviction：当达到内存限制并且客户端尝试执行会导致使用更多内存的命令时，会生成错误。
• allkeys-lru：尝试回收最少使用的键（LRU），为新添加的数据腾出空间。
• 易失性-lru：尝试回收最少使用的键（LRU），但仅回收过期集合中的键，因此有空间容纳新添加的数据。
• allkeys-random：回收随机密钥，为新添加的数据腾出空间。
• 易失性随机：回收随机密钥以为新添加的数据腾出空间，但仅限于过期集中的密钥。
• 易失性-ttl：回收过期集合中的密钥，并优先考虑生存时间 (TTL) 较短的密钥，以便有空间存储新添加的数据。

6。为什么Redis官方不提供Windows版本？

由于目前Linux版本相当稳定，用户也较多，所以没有必要开发windows版本，这样会带来兼容性等问题。

7。字符串类型值最多可以存储多少容量？

512M

8。为什么Redis需要将所有数据放在内存中？

Redis 将所有数据读取到内存中以实现最快的读写速度，并将数据异步写入磁盘。
因此，redis具有速度快、数据持久化的特点。如果数据不放在内存中，磁盘I/O速度会影响redis的性能。
现在，随着内存越来越便宜，redis会变得更加流行。如果设置了最大使用内存，则数据量达到内存限制后就无法输入新值。

9。 Redis集群解决方案可以做什么？计划是什么？

• codis
• 当今最常用的集群解决方案，它其实和twemproxy效果一样，只不过支持在节点数量变化时将旧节点数据恢复到新的hash节点上。
• redis cluster3.0是一个配备的集群。特点之一是分布式算法不是一致性哈希，而是哈希槽的概念，并且支持从节点设置节点。详细信息请参见官方文档。
• 在业务代码层实现，创建了几个不相关的redis实例。在代码层，对key进行hash计算，然后对应的redis实例对数据进行操作。这种方法对哈希层代码的要求比较高。考虑因素包括节点故障后的替代算法解决方案、数据冲击后的自动脚本恢复、实例监控等。

10。 Redis集群方案什么情况下会导致整个集群不可用？

在A、B、C三个节点的集群中，如果没有复制模型，如果B节点故障，整个集群会认为5501-11000范围内没有槽位，不可用。

11。 MySQL中有2000万条数据，但是redis中只存储了2000万条数据。如何保证redis中的数据是热数据？

Redis 当内存数据集大小增加到一定大小时，就会执行数据淘汰策略。
其实，除了面试时检查Redis之外，很多公司都在关注高并发、高可用技术，尤其是一线互联网公司。面试需要分布式、
JVM、spring源码分析、微服务等知识点。考试题。文章最后分享一线互联网公司的最新技术知识（彩蛋）

12。 Redis 的理想场景是什么？

（一）会话缓存（Session Cache）

使用Redis最常见的场景之一就是会话缓存（session cache）。与其他存储（例如 Memcached）相比，使用 Redis 进行会话缓存的优点是： Redis 提供持久性。在维护不需要一致性的缓存时，大多数人都不愿意丢失所有用户的购物车信息。现在，他们还会这样吗？

幸运的是，随着Redis多年来的不断改进，如何正确使用Redis来存储会话文档很容易理解。甚至著名的商业平台Magento也提供了Redis的插件。

（2）全页缓存（FPC）

除了基本的会话令牌之外，Redis 还提供了一个非常简单的 FPC 平台。回到一致性问题，即使Redis实例重新启动，用户也不会看到由于磁盘持久化而导致的页面加载速度的下降。这是一个很大的改进，类似于PHP的本地FPC。

再次以Magento为例，Magento提供了一个插件来使用Redis作为全页缓存后端。

另外，对于WordPress用户来说，Pantheon有一个优秀的wp-redis插件，它可以帮助你快速加载你搜索过的页面。

（3）队列

Redis在内存存储引擎领域的一大优势就是提供了列表和集合操作，这使得Redis可以作为一个很好的消息队列平台。Redis作为队列使用的操作类似于本地编程语言（例如Python）中的列表push/pop操作。

如果您在 Google 上快速搜索“Redis 队列”，您会立即找到大量开源项目。该项目的目标是利用Redis创建一个优秀的后端工具来满足各种排队需求。例如，Celery 有一个使用 Redis 作为代理的后端。你可以从这里看到它。

（4）排序/计数器

Redis很好地实现了内存中数字的增减操作。 Sets 和 SortedSets 也使得执行这些操作变得非常容易。 Redis只提供这两种数据结构。

因此，我们希望从排序集中获取前 10 位用户 - 让我们称之为“user_scores”，我们只需要这样做：

当然，这假设您按升序排序。根据您的用户分数。如果你想返回用户和用户分数，你应该这样做：

ZRANGE user_scores 0 10WITHSCORESAgora Games 就是一个很好的例子，用 Ruby 实现，排名使用 Redis 来存储数据。你可以在这里看到它。

(5) 发布/订阅

最后（但同样重要的）是Redis 的发布/订阅功能。发布/订阅确实有很多用例。我见过人们在社交网络连接中使用它，作为基于发布/订阅的脚本的触发器，甚至使用 Redis 的发布/订阅功能构建聊天系统！

13。 Redis 支持哪些 Java 客户端？官方推荐哪一款？

Redisson、Jedis、Lettuce等，官方推荐使用Redisson。

14。 Redis和Redisson是什么关系？

15。 Jedis和Redisson各有什么优缺点？

Jedis是Redis用Java实现的客户端。 API对Redis命令提供了比较完善的支持；

Redisson 实现了分布式且可扩展的 Java 数据结构。与Jedis相比，它们的功能更简单。不支持字符串操作，也不支持排序、事务、管道、分区等Redis功能。Redisson的目标是提高用户关注点与Redis的分离，让用户可以更加专注于处理业务逻辑。

16。谈谈Redis哈希槽的概念？

Redis集群没有使用一致性哈希，而是引入了哈希槽的概念。一个Redis集群有16384个哈希槽。每个密钥均已通过 CRC16 进行检查，并以 16384 为模来确定放置哪个槽。每个节点负责哈希槽的一部分。

17。 Redis集群主从复制模型是什么？

为了让集群在部分节点故障或者大部分节点无法通信时仍然可用，集群采用主从复制模型，每个节点都会有N-1个副本。

18。 Redis Cluster 写操作会消失吗？为什么？

Redis 不保证数据的强一致性，这意味着实际集群在某些情况下可能会丢失写操作。

19。 Redis集群是如何复制的？

异步复制

20。 Redis集群的最大节点数是多少？

16384

21。 Redis集群如何选择数据库？

Redis集群目前无法选择数据库，默认为数据库0。

22。 Redis中管道有什么用？

请求/响应服务器即使旧请求没有得到响应也可以处理新请求，因此它可以向服务器发送多个命令而无需等待回复，最后一步读取回复。
这就是流水线技术，一种已经广泛使用了几十年的技术。例如，许多 POP3 协议都实现了对此功能的支持，这加快了从服务器下载新电子邮件的过程。

23。如何理解Redis事务？

事务是单独的隔离操作：事务中的所有命令将被序列化并按顺序执行。事务执行过程中，不会被其他客户端发送的命令请求打断。事务是一个原子操作：执行事务中的所有命令，或者不执行任何命令。

24。与Redis事务相关的命令有哪些？

多重、执行、丢弃、观察

25。如何设置Redis密钥的过期时间和永久有效？

EXPIRE 和 PERSIST 命令

26。 Redis是如何进行内存优化的？

尽可能使用哈希。哈希表（即存储在小型哈希表中的数字）使用的内存非常少，因此您应该尽可能将数据模型抽象为哈希表。
例如，如果您在 Web 系统中有一个用户对象，请不要为用户名、姓名、电子邮件和密码设置单独的键。相反，您需要将所有用户信息存储在哈希表中。

27。 Redis 回收过程如何进行？

客户端执行新命令并添加新数据。 Redi 检查内存使用情况。如果超过最大内存限制，将根据飞机政策进行回收。执行新命令等。
因此，我们不断地达到内存限制，然后不断地循环回到该限制以下，从而不断超出内存限制。
如果该命令的结果导致使用大量内存（例如，将一个大集合的交集保存到一个新键中），那么很快就会超出此内存限制。内存使用情况

28。锁定机制

29。互斥机制的关键

30。看门狗自动伸缩机构

31．可重入锁定机构

32。松开锁定机构

33。上述Redis分布式密钥的缺点

34。你用过Redis分布式密钥吗？它是如何完成的？

先使用setnx抢到钥匙。捕获后，使用expire为key添加过期时间，防止key被遗忘。

如果setnx后执行到期前进程突然崩溃或者需要重启维护怎么办？

set指令的参数非常复杂。这样应该就可以同时将setnx和expire合并成一条指令了！

35。你用过Redis作为异步队列吗？你如何使用它？有什么缺点？

一般使用列表结构作为队列，rpush产生消息，lpop消费消息。如果没有来自 lpop 的消息，请休眠一段时间，然后重试。

缺点：

• 当消费者离线时，产生的消息将会丢失，所以应该使用专业的消息队列，例如rabbitmq。
• 可以生产一次并多次使用吗？
• 使用pub/sub主题订阅模式，可以实现1:N消息队列。

36.什么是缓存穿透？如何避免呢？什么是雪崩缓存？如何避免呢？

缓存穿透

基于密钥的公共缓存系统缓存请求。如果对应的值不存在，那么必须在后端系统（比如DB）中查找。一些错误的请求会故意请求不存在的密钥。如果请求量很大，会给后端系统带来很大的压力。这称为缓存穿透。

如何避免？

1：查询结果为空时也会缓存。缓存时间设置得短一点，不然输入key对应的数据后缓存就会被清空。
2：过滤不应该存在的按钮。您可以将所有可能的按钮放入一个大位图中，并在询问时通过位图进行过滤。

缓存雪崩

当缓存服务器重启或者某个时间很多缓存失效时，这会给后端系统带来很大的压力。导致系统崩溃。

如何避免？

1：缓存过期后，通过加锁或排队的方式控制读数据库和写缓存的线程数量。例如，只允许一个线程查询数据并为特定键写入缓存，而另一个线程则等待。
2：创建二级缓存，A1为原始缓存，A2为复制缓存，当A1过期后，可以访问A2，A1缓存过期时间设置为短期，A2设置为长期-term
3：不同的按钮，不同的Expiration Time设置使缓存失效时间尽可能长