Redis面试必杀技：从数据结构到高可用全解析（2024实战版）

一、Redis究竟是个啥？能吃吗？

（敲黑板）Redis可不是数据库界的萌新！这个用C语言写的内存选手，早就是分布式系统的扛把子了。单线程架构？别慌！人家用IO多路复用照样玩转10万+QPS（没想到吧）。常见的使用场景我都给你列好了：

• 缓存突击队：扛住MySQL的第一波冲击
• 计数狂魔：点赞/UV统计一把梭
• 消息队列备胎：当Kafka临时掉链子时
• 会话管家：分布式登录状态管理
• 实时排行榜：游戏玩家的噩梦排行榜

二、数据结构面试灵魂拷问

2.1 String不止是字符串！

你以为的String：

SET name "老王"

实际上的String（骚操作）：

SET counter 100
INCR counter  // 原子计数神器！
SETBIT daily_login 5 1  // 位图统计登录

2.2 Hash表的花式用法

用户信息存储的正确姿势：

HSET user:1001 name "张三" age 28 score 95.5

（重要！！）相比String全量存储，Hash可以精准修改单个字段，内存节省高达50%！

2.3 有序集合ZSet的隐藏技能

直播间打赏排行榜实战：

ZADD ranking 9999 "主播A" 8888 "主播B"
ZREVRANGE ranking 0 9 WITHSCORES  // TOP10立马呈现

底层跳表结构（skiplist）才是速度担当，查询复杂度O(logN)稳如老狗！

三、持久化面试终极对决：RDB vs AOF

3.1 RDB快照流

SAVE  // 同步保存（生产环境慎用！）
BGSAVE // 后台保存的正确姿势

优点：

• 恢复速度堪比闪电侠
• 二进制文件体积小

缺点预警！！！

• 可能丢失最后几分钟数据
• fork子进程时内存双倍暴击

3.2 AOF日志派

开启姿势：

appendonly yes
appendfsync everysec  // 推荐配置

重写机制（AOF瘦身术）：

BGREWRITEAOF  // 后台重写命令

混合持久化（Redis4.0+必杀技）：
RDB头 + AOF尾，鱼和熊掌我都要！

四、缓存三大灾难现场

4.1 缓存雪崩（集体阵亡）

场景还原：
某电商凌晨批量更新缓存，结果全部设置5分钟过期…（画面太美）

解决方案三板斧：

1. 随机过期时间：基础时间 + 随机值
2. 永不过期策略+异步更新
3. 熔断限流保命（Hystrix搞起）

4.2 缓存穿透（疯狂怼DB）

恶意查询不存在的key？布隆过滤器教做人！
（代码实战）Guava布隆过滤器：

BloomFilter<String> filter = BloomFilter.create(
    Funnels.stringFunnel(), 1000000, 0.01);

注意！！！布隆过滤器有1%误判率，记得兜底校验数据库

4.3 缓存击穿（热key暴毙）

解决方案双保险：

1. 互斥锁（Redis的SETNX）
2. 逻辑过期时间（物理不过期）

五、集群方案华山论剑

5.1 主从复制（基础版）

SLAVEOF 192.168.1.100 6379  // 从节点配置

缺点预警：写操作还是单点，主挂全挂！

5.2 Sentinel哨兵（高可用版）

三大监控任务：

1. 主节点心跳检测
2. 自动故障转移
3. 配置中心通知

5.3 Cluster集群（终极形态）

数据分片原理（槽位分配）：
16384个slot，每个节点负责部分区间
迁移命令：

CLUSTER ADDSLOTS 0 1 2 3 ... 5000

六、管道 vs 事务

6.1 管道（Pipeline）

批量操作性能提升秘籍：

pipe = r.pipeline()
for i in range(100):
    pipe.set(f'key{i}', i)
pipe.execute()

速度提升10倍不是梦！

6.2 事务（弱鸡版ACID）

MULTI
SET a 100
SET b 200
EXEC

注意！！！Redis事务没有回滚，语法错误全不执行，运行时错误继续执行

七、性能优化魔鬼细节

7.1 内存优化三把刀

1. 合理使用ziplist编码
2. 控制Hash的hash-max-ziplist-entries
3. 定期检查大key（redis-cli --bigkeys）

7.2 网络优化必杀技

1. 避免超大value（超过10KB要警惕）
2. 连接池配置（最大连接数不是越大越好）
3. 慎用KEYS命令（用SCAN替代）

八、附加题：Redis底层探秘

8.1 跳表（ZSet核心）

插入过程动态图：

（想象多层索引结构，查询时从上往下跳）

8.2 渐进式rehash

Hash表扩容时，采用分步迁移策略，避免长时间阻塞

8.3 LFU算法（Redis4.0+）

淘汰策略配置：

maxmemory-policy allkeys-lfu

计数器衰减机制防止历史数据长期霸占内存

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看完这篇，Redis面试官都得喊你一声大哥！（记得实操练习，别光收藏吃灰）遇到奇葩面试题？评论区等你来战！