每日速记10道java面试题19-Redis篇-优快云博客

从节点也是发送psync命令给主节点，同时带上主节点的runid以及offset，主节点判断从节点传递过来的runid是否和主节点一致;如果一致，则根据ofset判断数据是否还在repl backlog buffer中，如果在，则通过offset进行定位，将offset之后的命令数据写入到复制缓冲区中;然后通过复制缓冲中区发给从节点，进行同步。如果offset判断对应的数据在repl backlog buffer不存在了，则进行完全同步。

2.要是主从架构中的主节点宕机了怎么办？

Redis的主从架构中实现了读写分离，在从节点读，在主节点写，然后数据同步到从节点，当主节点宕机了之后，就需要在从节点中选出一个节点作为主节点，这个过程可以由Redis的哨兵机制实现。

哨兵（Sentinel）其实是一个运行在特殊模式下的Redis进程，是属于一个观察者节点，观察的是主从节点，哨兵节点主要负责三件事：监控、选举、通知。

监控：

这里的监控就是哨兵会每隔一秒发送一个ping指令给所有节点，如果没收到对应节点的pong回应，那么这个节点就会被哨兵认为是主观下线。这时候这个哨兵节点会询问其他哨兵节点，如果哨兵集群中超过一定数量的哨兵都判断该节点是主观下线，那么此时这个节点就是客观下线。

如果客观下线的redis节点是从节点或者是Sentinel节点，则操作到此为止，没有后续的操作了;如果客观下线的redis节点为主节点，则开始故障转移，从从节点中选举一个节点升级为主节点。

选举：

Sentinel Leader选举：

判断主节点主观下线的Sentinel节点为候选人，此时他想成为Leader。如果有多个Sentinel 节点判断主节点主观下线，那么就有多个候选人。候选人会给自己先投一票，其他Sentinel节点会给候选人投一票，投票涉及到raft算法。为了避免平票，Sentinel 节点的数量一般会设置为奇数。

Redis主节点选举：

选出Sentinel Leader之后，由Sentinel Leader去从节点中选出主节点：

1.过滤故障的节点
2.选择优先级高（slave-priority最小）的从节点作为主节点，如不存在则继续
3.选择复制偏移量(数据写入量的字节，记录写了多少数据。主服务器会把偏移量同步给从服务器，当主从的偏移量一致，则数据是完全同步)最大的从节点作为主节点，如不存在则继续
4.选择runid(redis每次启动的时候生成随机的runid作为redis的标识)最小的从节点作为主节点

总结来说就是：先剔除下线的从节点，然后从从节点中选出优先级高、复制偏移量大、runid小的从节点作为主节点。

通知：

选好主节点之后，哨兵 leader 会让其他从节点全部成为新 master 节点的 slave 节点。最后利用 redis 的发布/订阅机制，把新主节点的 IP 和端口信息推送给客户端，此时主从切换就结束了

延伸→那“苏醒”过来的旧主节点怎么办？

会成为新主节点的从节点，并开始进行全量同步。

3.Redis集群的模式了解吗？讲一下？

主从和哨兵已经解决高可用、高并发读的问题，但仍然有海量数据存储和高并发写的问题没有解决，因此采用Redis集群作为这写问题的解决方案。

Redis集群中有多个master，而每个master又连接多个slave节点，master之间通过ping来检测彼此健康状态，客户端请求可以访问集群任意节点，最终都会被转发到正确节点去。

分片集群引入了哈希槽的概念，一共有16384个哈希槽，平均分配给不同的redis实例，读写的时候，将key值根据CRC 16算法计算得到一个16bit的值，将值向16384取余，得出来的结果就是该key在槽位中的位置。

优缺点如下：

优点：

高可用性：节点之间采用主从复制，即使集群中一个节点挂掉了，仍然不影响集群的工作。

高性能：redis集群读写效率高，当数据比较大的时候就可以考虑搭建集群。

缺点：

部署和维护起来比较复杂，要考虑很多配置。

集群同步问题：通过某个节点出现故障或者网络故障，集群中数据同步的问题也会出现，随着节点数量越来越多，会带来一定的读写延迟。

4.redis应用场景是什么？

数据库、缓存、排行版、分布式锁、计数器、轻量级消息队列。

具体内容请看我的另一篇文章：最适合使用Redis作为解决方案的几个应用场景-优快云博客

5.Redis支持并发操作吗？

单个 Redis 命令的原子性:Redis 的单个命令是原子性的，这意味着一个命令要么完全执行成功，要么完全不执行，确保操作的一致性。这对于并发操作非常重要。
多个操作的事务:Redis 支持事务，可以将一系列的操作放在一个事务中执行，使用 MULTI、EXEC、DISCARD 和 WATCH 等命令来管理事务。这样可以确保一系列操作的原子性。

6.什么是big key？

Redis大key问题指的是某个key对应的value值所占的内存空间比较大，导致Redis的性能下降、内存不足、数据不均衡以及主从同步延迟等问题。

到底多大的数据量才算是大key？

没有固定的判别标准，通常认为字符串类型的key对应的value值占用空间大于1M，，或者集合类型的元素数量超过1万个，就算是大key。

延伸→big key带来的缺点是什么？

内存占用过高。大Key占用过多的内存空间，可能导致可用内存不足，从而触发内存淘汰策略。在极端情况下，可能导致内存耗尽，Redis实例崩溃，影响系统的稳定性。
性能下降。大Key会占用大量内存空间，对于大Key的操作，如读取、写入、删除等，都会消耗更多的CPU时间和内存资源，进一步降低系统性能。
阻塞其他操作。某些对大Key的操作可能会导致Redis实例阻塞。例如，使用DEL命令删除一个大Key时，可能会导致Redis实例在一段时间内无法响应其他客户端请求，从而影响系统的响应时间和吞吐量。
网络拥塞。每次获取大key产生的网络流量较大，可能造成机器或局域网的带宽被打满，同时波及其他服务。例如:一个大key占用空间是1MB，每秒访问1000次，就有1000MB的流量。

延伸→怎么解决big key？

对大Key进行拆分。例如将含有数万成员的一个HASH Key拆分为多个HASH Key，并确保每个Key的成员数量在合理范围。在Redis集群架构中，拆分大Key能对数据分片间的内存平衡起到显著作用。
对大Key进行清理。将不适用Redis能力的数据存至其它存储，并在Redis中删除此类数据。注意，要使用异步删除。

7.Redis 中的缓存击穿、缓存穿透和缓存雪崩是什么?

缓存击穿:指某个热点数据在缓存中失效，导致大量请求直接访问数据库。此时，由于瞬间的高并发，可能导致数据库崩溃。
缓存穿透:指查询一个不存在的数据，缓存中没有相应的记录，每次请求都会去数据库查询，造成数据库负担加重。
缓存雪崩:指多个缓存数据在同一时间过期，导致大量请求同时访问数据库，从而造成数据库瞬间负载激增。

缓存击穿解决方案：

互斥锁方案，保证同一时间只有一个业务线程更新缓存，未能获取互斥锁的请求，要么等待锁释放后重新读取缓存，要么就返回空值或者默认值。
不给热点数据设置过期时间，由后台异步更新缓存，或者在热点数据准备要过期前，提前通知后台线程更新缓存以及重新设置过期时间;

缓存穿透解决方案：

非法请求的限制:当有大量恶意请求访问不存在的数据的时候，也会发生缓存穿透，因此在 API 入口处我们要判断求请求参数是否合理，请求参数是否含有非法值、请求字段是否存在，如果判断出是恶意请求就直接返回错误，避免进一步访问缓存和数据库。
缓存空值或者默认值:当我们线上业务发现缓存穿透的现象时，可以针对查询的数据，在缓存中设置个空值或者默认值，这样后续请求就可以从缓存中读取到空值或者默认值，返回给应用，而不会继续查询数据库。
布隆过滤器:我们可以在写入数据库数据时，使用布隆过滤器做个标记，然后在用户请求到来时，业务线程确认缓存失效后，可以通过查询布隆过滤器快速判断数据是否存在，如果不存在，就不用通过查询数据库来判断数据是否存在。即使发生了缓存穿透，大量请求只会查询 Redis 和布隆过滤器，而不会查询数据库，保证了数据库能正常运行，Redis 自身也是支持布隆过滤器的。

缓存雪崩解决方案：

均匀设置过期时间:如果要给缓存数据设置过期时间，应该避免将大量的数据设置成同一个过期时间。给这些数据的过期时间加上一个随机数，这样就保证数据不会我们可以在对缓存数据设置过期时间时，在同一时间过期。
互斥锁:当业务线程在处理用户请求时，如果发现访问的数据不在 Redis 里，就加个互斥锁，保证同一时间内只有一个请求来构建缓存(从数据库读取数据，再将数据更新到 Redis 里)，当缓存构建完成后，再释放锁。未能获取互斥锁的请求，要么等待锁释放后重新读取缓存，要么就返回空值或者默认值。实现互斥锁的时候，最好设置超时时间，不然第一个请求拿到了锁，然后这个请求发生了某种意外而一直阻塞，一直不释放锁，这时其他请求也一直拿不到锁，整个系统就会出现无响应的现象。
后台更新缓存:业务线程不再负责更新缓存，缓存也不设置有效期，而是让缓存“永久有效”，并将更新缓存的工作交由后台线程定时更新。

8.Redis 中如何保证缓存与数据库的数据一致性?

先更新数据库，再删除缓存，后续等查询把数据库的数据回种到缓存中
缓存双删策略：更新数据库之前，删除一次缓存，更新完数据库后，再进行一次延迟删除
使用 Binlog 异步更新缓存，监听数据库的 Binlog 变化，通过异步方式更新 Redis 缓存

如果是要考虑实时一致性的话，先写 MySQL，再删除 Redis 应该是较为优的方案，虽然短期内数据可能不一致，不过其能尽量保证数据的一致性。
如果考虑最终一致性的话，推荐的是使用 binlog +消息队列的方式，这个方案其有重试和顺序消费，能够最大限度地保证缓存与数据库的最终一致性。

9.Redis 中原生批处理命令(MSET、MGET)与 Pipeline 的区别是什么?

mset和mget是原生命令，用于一次set和get多个键值对。是单个命令。原子性。
pipeline是一种机制，用于在一次网络连接中，发送多个命令到服务端执行。是机制。能减少网络往返时间。非原子性。

10.如何在 Redis 中实现队列和栈数据结构?

可以通过 List 类型来实现队列和栈

实现队列(FIFO)

队列是一种先进先出(FIFO)的数据结构。在 Redis中，可以使用 LPUSH和 RPOP命令组合来实现队列。
LPUSH 向列表的左侧推入元素，而 RPOP从列表的右侧弹出元素，这样可以保证最先进入的元素最先被弹出。

实现栈(LIFO):

栈是一种后进先出(LIFO)的数据结构。在Redis中，可以使用LPUSH和 RPOP命令组合来实现栈.
LPUSH 向列表的左侧推入元素，而 LPOP从列表的左侧弹出元素，这样可以保证最后进入的元素最先被弹出。