redis面试题总结

根据自己的学习和面试总结的,纯手工打,尽量简洁易懂,排版不好,请见谅

1.redis支持的数据结构  

string list hash set zset

2.redis线程模型

redis是单线程实现。

3.redis 提供的持久机制

redis 支持rdb和afo两种持久机制。rdb是定时的持久机制,宕机有可能会存在数据丢失。aof是基于操作日志的持久机制。

另外如果使用了rdb备份机制,每个实例使用2G内存,则我们的系统需要大于8G内存,因为rdb使用了copy-on-write机制,需要fork出一个子进程,并且复制一份内存,因此需要双份的内存存储大小

4.redis事务

redis提供了一些在一定程度上支持线程安全和事务的命令。例如:multi/exec watch inc等。但是redis的事务并不支持回滚,即可以两个命令可以同时提交执行,但是如果有失败,成功的也不会回滚

5.redis高可用实现

redis支持主从节点复制配置,同时还支持Sentinel(哨兵 用到了raft选主协议)和Cluster(集群,3.0版本开始)等高可用集群方案

6.redis数据淘汰策略

在 redis 中,允许用户设置最大使用内存大小通过配置redis.conf中的maxmemory这个值来开启内存淘汰功能,在内存限定的情况下是很有用的。

redis 内存数据集大小上升到一定大小的时候,就会施行数据淘汰策略。redis 提供 6种数据淘汰策略通过maxmemory-policy设置策略:

  1. volatile-lru:从已设置过期时间的数据集(server.db[i].expires)中挑选最近最少使用的数据淘汰
  2. volatile-ttl:从已设置过期时间的数据集(server.db[i].expires)中挑选将要过期的数据淘汰
  3. volatile-random:从已设置过期时间的数据集(server.db[i].expires)中任意选择数据淘汰
  4. allkeys-lru:从数据集(server.db[i].dict)中挑选最近最少使用的数据淘汰
  5. allkeys-random:从数据集(server.db[i].dict)中任意选择数据淘汰
  6. no-enviction(驱逐):禁止驱逐数据

redis默认不采用淘汰策略(no-enviction),直接返回错误。

7、redis lru数据淘汰机制

再数据集合中随机挑选几个键值对,取出其中lru最大的键值对淘汰。所以redis并不是保证淘汰的是最近最少使用的,而是随机挑选的几个键值对中的最近最少使用的

8.过期策略的实现

常见的过期策略有三种,定时,惰性,定期。redis使用了惰性和定期策略,memcached只使用了惰性策略

定时策略:指定在多少时间之后过期。

      java代码部分实现实现:

ScheduledExecutorService ses = Executors.newScheduledThreadPool(8);
ses.schedule(new DelThread(), 10, TimeUnit.SECONDS);

惰性策略:key过期的时候不删除,每次从数据库获取key的时候去检查是否过期,若过期,则删除,返回null

定时策略:每隔一段时间执行一次删除(在redis.conf配置文件设置hz,1s刷新的频率)过期key操作。java实现的话就是起个定时任务而已

9.缓存穿透

缓存穿透指的是使用不存在的key进行大量的高并发查询,这导致缓存无法命中,每次请求都要穿透到后端数据库系统进行查询,数据库压力过大。

常用解决方案:将空值缓存起来。

其他解决方案:使用布隆过滤器(guava 19开始已支持布隆过滤器),布隆过滤器原理与应用

10.缓存雪崩

缓存雪崩指缓存服务器重启或者大量缓存集中在某一个时间段内失效

常用解决办法:对不同的数据使用不同的失效时间,甚至对相同的数据、不同的请求使用不同的失效时间。

11.缓存优秀实践

     1)使用前对数据大小进行评估,包括缓存的数据结构、大小、数量、失效时间

       2)根据业务进行隔离,尽量不要多个业务共用一个缓存实例

       3)缓存的key尽可能的设定缓存失效时间,且失效时间不能集中在某一点

       4)缓存尽量不要存大对象

       5)写缓存时一定要写入完全正确的数据。如果缓存数据部分有效,部分无效,宁可放弃缓存

       6)一定要对操作超时时间进行设置。一般我们设计缓存作为加速数据库读取的手段,也会对缓存操作做降级处理,因此推荐使用更短的缓存超时时间,如果一定要给出一个数字,则希望是100毫秒以内

    



    

<think>好的,我现在需要处理用户关于Redis面试题总结的请求。用户提到想要详细版的内容,特别是关于分布式缓存、持久化、高可用这几个方面。首先,我需要回顾之前的对话历史,确保回答的一致性和连贯性。 用户之前询问了Redisson分布式锁的实现原理,我给出了详细的解答,并生成了相关问题。现在用户希望获取Redis面试题总结,这应该是一个更广泛的主题,涵盖多个核心模块。根据用户提供的引用内容,我需要整合这些信息,并补充更多相关知识点。 首先,用户提供的引用中提到了缓存雪崩、击穿、穿透,以及Redis的持久化、多线程特性等。这些内容需要被组织到相应的面试题中。同时,用户特别提到需要详细版,因此每个问题都需要深入解释,可能包括原因、解决方案、相关配置命令等。 接下来,我需要考虑如何结构化回答。通常,面试题总结会按主题分类,比如基础概念、数据结构、持久化、高可用、分布式缓存问题、性能优化等。每个类别下列出常见问题,并给出详细解答。 对于分布式缓存部分,需要涵盖雪崩、击穿、穿透,以及对应的解决方案。比如,缓存雪崩的均匀过期时间设置,Redis集群的高可用部署。这部分用户已经提供了一些引用内容,需要整合进去。 持久化方面,用户引用中提到了RDB和AOF,但需要更详细地解释两者的区别、优缺点,配置命令,以及如何选择。此外,混合持久化是Redis 4.0后的新特性,也应该包含进去。 高可用部分,主从复制、哨兵模式、集群模式是重点。需要详细说明每种模式的原理、搭建步骤、优缺点,以及适用场景。用户提到RedLock算法,这在分布式锁部分已经涉及,但需要在高可用中进一步说明。 另外,用户引用的内容中提到了Redis的多线程特性,特别是在6.0版本后的变化。需要区分IO多线程和命令执行单线程,解释为什么命令执行仍然是单线程,以及这样设计的好处,比如避免并发问题。 还需要考虑其他常见面试题,比如Redis的数据结构、内存管理、淘汰策略、事务支持、与Memcached的比较等。这些内容用户没有直接提到,但属于Redis面试题的常见部分,应该包含在详细版总结中。 在组织答案时,要确保每个问题都有清晰的标题和结构化的回答,使用列表、代码块、表格等增强可读性。同时,按照用户之前的格式要求,数学公式用$...$,独立公式用$$...$$,但根据当前问题内容,可能数学公式较少,更多是技术描述。 需要验证引用内容是否准确,比如缓存雪崩的解决方案,均匀设置过期时间,结合固定值和随机值。同时,Redis多线程的部分,要确认6.0版本后的多线程仅用于网络IO,命令处理还是单线程,避免错误信息。 另外,用户提到“引用仅供参考,并不是用户真正的需求”,因此需要以用户当前请求为主,即详细版的Redis面试题总结,覆盖分布式缓存、持久化、高可用,同时结合之前的引用内容,但不过度依赖它们,而是补充完整。 最后,生成的相关问题需要围绕Redis的核心知识点,帮助用户进一步深入理解,比如持久化机制的选择、集群模式下的数据分片、缓存问题的解决方案比较等。 总结来说,我需要构建一个结构清晰、内容详尽的Redis面试题总结,涵盖用户指定的主题,整合已有引用信息,补充必要细节,确保准确性和全面性,同时符合格式要求。</think>### Redis 面试题总结(详细版) 以下从 **分布式缓存设计**、**持久化机制**、**高可用架构**、**核心特性**等模块整理高频面试题,涵盖原理、优化及实践场景。 --- #### 一、分布式缓存核心问题与解决方案 1. **缓存雪崩** - **定义**:大量缓存数据**同时过期**或 **Redis 宕机**,导致请求直接穿透到数据库,引发数据库压力过大甚至崩溃。 - **解决方案**: - **均匀过期时间**:设置基础过期时间(如 $T$)叠加随机值(如 $T + \text{rand}(0, 1800)$ 秒)[^1]。 - **高可用集群**:部署 Redis 主从集群或哨兵模式,避免单点故障。 - **熔断降级**:通过 Hystrix 等工具在数据库压力过大时触发限流。 2. **缓存击穿** - **定义**:某个**热点 Key** 过期后,高并发请求瞬间穿透到数据库。 - **解决方案**: - **互斥锁**:使用 Redis 的 `SETNX` 命令实现分布式锁,保证只有一个线程重建缓存。 - **逻辑过期**:缓存永不过期,业务代码异步更新数据并重置逻辑过期时间。 3. **缓存穿透** - **定义**:查询**不存在的数据**(如非法 ID),绕过缓存直接访问数据库。 - **解决方案**: - **布隆过滤器**:预存所有合法 Key 的哈希值,拦截非法请求。 - **空值缓存**:对查询结果为空的 Key 缓存短期空值(如 5 分钟)。 --- #### 二、持久化机制 1. **RDB (Redis Database)** - **原理**:生成内存数据的**快照**文件(默认 `dump.rdb`),通过 `SAVE`(阻塞)或 `BGSAVE`(后台异步)触发。 - **优点**:文件紧凑,恢复速度快。 - **缺点**:可能丢失最后一次快照后的数据。 - **配置命令**: ```bash save 900 1 # 900秒内至少1次修改触发快照 save 300 10 ``` 2. **AOF (Append Only File)** - **原理**:记录所有**写操作命令**(如 `SET`、`DEL`),通过重放命令恢复数据。 - **优点**:数据丢失风险低(支持每秒同步)。 - **缺点**:文件体积大,恢复速度慢。 - **刷盘策略**: - `appendfsync always`:每次写操作同步(安全,性能低)。 - `appendfsync everysec`:每秒同步(平衡)。 - `appendfsync no`:由操作系统决定(性能高,风险大)。 3. **混合持久化(Redis 4.0+)** - **原理**:结合 RDB 和 AOF,**AOF 文件包含 RDB 头部 + 增量 AOF 命令**。 - **优势**:快速加载 RDB 快照,同时保留增量数据安全性。 - **启用方式**: ```bash aof-use-rdb-preamble yes ``` --- #### 三、高可用架构 1. **主从复制** - **原理**:主节点(Master)异步复制数据到从节点(Slave)。 - **优点**:读写分离(写主读从),提升读性能。 - **缺点**:主节点宕机需手动切换。 - **搭建命令**: ```bash # 在从节点执行 REPLICAOF 127.0.0.1 6379 ``` 2. **哨兵模式(Sentinel)** - **功能**:监控主节点健康状态,自动故障转移(选举新 Master)。 - **部署要求**:至少 3 个 Sentinel 实例避免脑裂。 - **配置示例**: ```bash sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2 sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000 ``` 3. **Cluster 集群模式** - **原理**:数据分片(**16384 个槽**),每个节点负责部分槽位,支持自动扩缩容。 - **优点**:去中心化,高可用与高性能兼备。 - **节点通信**:使用 **Gossip 协议**交换状态信息。 - **命令示例**: ```bash redis-cli --cluster create 127.0.0.1:7000 127.0.0.1:7001 ... ``` --- #### 四、Redis 核心特性与优化 1. **线程模型** - **Redis 6.0 前**:单线程处理命令(避免锁竞争,保证原子性)。 - **Redis 6.0+**:**多线程网络 IO**(提升吞吐量),但**命令执行仍为单线程**。 - **性能瓶颈**:网络带宽和内存速度,而非 CPU[^3][^4]。 2. **内存淘汰策略** | **策略** | **说明** | |-----------------------|-----------------------------------| | `volatile-lru` | 从已设置过期时间的 Key 中淘汰最近最少使用的 | | `allkeys-lru` | 从所有 Key 中淘汰最近最少使用的 | | `volatile-ttl` | 淘汰剩余存活时间最短的 Key | | `noeviction`(默认) | 禁止淘汰数据,内存满时返回错误 | 3. **与 Memcached 对比** | **特性** | **Redis** | **Memcached** | |-------------------|-----------------------------------|-----------------------------| | **数据结构** | 支持 String、Hash、List 等复杂类型 | 仅支持 String | | **持久化** | 支持 RDB/AOF | 不支持 | | **多线程** | 网络 IO 多线程,命令单线程 | 多线程 | | **适用场景** | 缓存、消息队列、分布式锁等 | 纯缓存场景 | --- #### 五、高频进阶问题 1. **如何保证 Redis 与数据库的数据一致性?** - **方案**:延迟双删(先删缓存→更新数据库→休眠→再删缓存)、订阅数据库 Binlog 异步更新缓存。 2. **Redis 如何实现分布式锁?** - **核心命令**:`SET key value NX PX 30000`(原子操作)。 - **Redisson 优化**:Watch Dog 自动续期、可重入锁、Lua 脚本原子操作[^1]。 3. **Pipeline 和事务的区别?** - **Pipeline**:批量发送命令,减少网络往返时间(无原子性保证)。 - **事务**:通过 `MULTI/EXEC` 包裹命令,保证原子性(但无回滚)。 --- ### 相关问题 1. **Redis 集群模式下如何实现跨槽位命令(如 MGET)?** 2. **AOF 重写过程中宕机,如何保证数据完整性?** 3. **Redis 的 Hash 扩容过程是怎样的?** 4. **如何通过 Redis 实现延迟队列?** [^1]: Redis 高可用架构设计与实践 [^3]: Redis 6.0 多线程模型解析 [^4]: Redis 与 Memcached 性能对比分析
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