Redis系列（七）Redis面試題

Redis 系列：

1. Redis系列（一）Redis入門
2. Redis系列（二）Redis的8種數據類型
3. Redis系列（三）Redis的事務和Spring Boot整合
4. Redis系列（四）Redis配置文件和持久化
5. Redis系列（五）發佈訂閱模式、主從複製和哨兵模式
6. Redis系列（六）Redis 的緩存穿透、緩存擊穿和緩存雪崩
7. Redis系列（七）Redis面試題
8. Redis命令參考

1、什麼是 Redis？有什麼特點？

Redis 是一款開源，高性能的 key-value 的非關係型資料庫。
特點：
1）支持持久化，可以將記憶體中的數據持久化到磁碟，重啟可以再次從磁碟中載入使用；
2）支持多種數據結構；
3）支持數據的備份：主從模式的備份；
4）高性能，讀速度達 11 萬次/秒，寫速度達到 8.1 萬次/秒
5）支持事務。

2、說說 Redis 的數據類型

一共 8 種
5 種基本數據類型：String、Hash、List、Set、Zset
3 種特殊類型：geospatial、hyperloglog、bitmap

3、Redis 和 Memcache 的區別？

1）Memcache 數據都存儲在記憶體中，斷電即失，數據不能超過記憶體大小；而 Redis 的數據可以持久化到硬碟。
2） Memcache 只支持簡單的字元串，Redis 有豐富的數據結構；
3）底層實現方式不一樣，Redis 自行構建了 VM 機制，速度更快。

4、Redis 是單進程單線程的？

Redis 將數據放在記憶體中，單線程執行最高，多線程執行反而需要進行 CPU 上下文切換，這是個耗時操作，單線程效率最高。

5、說說 Redis的持久化

Redis 提供了兩種持久化機制：RDB 和 AOF

RDB 持久化機制指的是，用數據集快照的方式記錄 Redis 資料庫的所有鍵值對，在某個時間點寫入一個臨時文件，持久化結束後，用這個臨時文件替換上次持久化的文件，達到數據恢復的目的。
優點：
1）只有一個文件 dump.rdb 方便持久化；
2）容災性好，一個文件可以保存到安全的磁碟；
3）性能最大化，Redis 會單獨創建（fork）一個子進程進行持久化，主進程不進行任何 IO 操作，保證了性能；
4）在數據較多時，比 AOF 的啟動效率高。
缺點：
最後一次持久化的數據可能會丟失。

AOF 持久化，是以獨立日誌的方式記錄每次寫命令，併在 Redis 重啟時重新執行 AOF 文件中的命令以達到恢複數據的目的。AOF 主要解決數據持久化的實時性。
優點：
1）數據安全，配置 appendfsync 屬性，可以選擇不同的同步策略；
2）自動修複功能， redis-check-aof工具可以解決數據一致性問題；
缺點：
1）AOF 文件比 RDB 文件大，且恢復速度慢；
2）數據多時，效率低於 RDB。

6、Redis 的主從複製

主從複製值的是將一臺 Redis 伺服器的數據複製其他 Redis 伺服器，前者稱之為主節點，後者稱之為從節點。

主從複製的作用：
1）數據冗餘：主從複製實現了數據的熱備份；
2）故障修複：當主節點出現故障後，從節點還可以提供服務，實現快速的故障修複。
3）負載均衡：在主從複製的基礎上，配合讀寫分離，可以由主節點提供寫操作，從節點提供讀操作，實現負載均衡，提高併發量；
4）高可用的基石：主從複製是哨兵模式的基礎。

複製原理：
從節點啟動成功連接到主節點後，會發送一個 sync 的同步命令。主節點接收到命令之後，啟動後臺的存檔進程，收集所有修改資料庫的命令，在後臺執行完畢後將整個數據文件傳送到從節點，完成一次完全同步。
全量複製：從節點在接收到了數據文件後，將其存檔文件載入都記憶體中；
增量複製：主節點繼續將新收集到修改命令傳遞給從節點，完成同步。

7、說說哨兵模式

哨兵模式是為瞭解決手動切換主節點的問題。Redis 提供了哨兵的命令，哨兵是一個獨立的進程。哨兵能夠後臺監控主節點是否故障，如果故障需要將從節點選舉為主節點。

其原理是哨兵通過發送命令，等待 Redis 伺服器的響應，從而監控多個 Redis 節點。

當只有一個哨兵時，還是可能會出現問題的，比如哨兵自己掛掉。為此，可以使用多哨兵模式，多個哨兵之間相互監控。當主節點宕機了，哨兵1先檢測到這個結果，系統並不會馬上進行 failover 【故障轉移】的過程。僅僅是哨兵1認為主節點不可用的現象稱之為主觀下線。當其餘的哨兵也檢測到主節點不可用之後，哨兵之間會進行一次投票選舉從節點中的一個作為新的主節點，這個過程稱之為客觀下線。

哨兵模式的優點：
1）基於主從複製，高可用；
2）主從可以切換，進行故障轉移，系統可用性好；
3）哨兵模式是主從模式的升級版，手動到自動，更加健壯。

哨兵模式的缺點：
1）不方便線上擴容；
2）實現哨兵模式需要很多的配置。

8、緩存穿透、緩存擊穿和緩存雪崩

緩存穿透：

概念：用戶需要查詢一個數據，緩存中沒有，也就是沒有命中，於是向資料庫中發起請求，發現也沒有。當用戶很多的時候，緩存都沒有命中，於是都去請求資料庫，這給資料庫造成很大的壓力。

解決方案：

• 布隆過濾器：是一種數據結構，對所有可能查詢的參數以 hash 方式存儲，先在控制層進行校驗，不符合則丟棄，避免了過多訪問資料庫。
• 緩存空對象：當存儲層沒有命中時，即使返回空對象也將其緩存起來。（意味著更多的空間存儲，即使設置了過期時間，緩存和資料庫還是有段時間數據不一致。）

緩存擊穿：

概念：當一個 key 非常熱點時，在不斷扛高併發，集中對這個熱點數據進行訪問，當這個 key 失效的瞬間，請求直接到達資料庫，給資料庫瞬間的高壓力。

解決方案：

• 設置熱點數據永不過期
• 加分散式鎖：保證每個 key 同時只有一個線程去查詢後端服務。

緩存雪崩：

概念：某個時間段，緩存集中失效

解決方案：

• 增加 Redis 集群的數量
• 限流降級：在緩存失效後，通過加鎖和隊列來控制資料庫寫緩存的線程數量
• 數據預熱：正式部署之前，將數據預先訪問一遍，讓緩存失效的時間儘量均勻

9、Redis 的使用場景

1）會話緩存：如 單點登錄，使用 Redis 模擬 session，SSO 系統生成一個 token，將用戶信息存到 Redis 中，並設置過期時間；
2）全頁緩存
3）作為消息隊列平臺
4）排行榜和計數器
5）發佈/訂閱：比如聊天系統
6）熱點數據：比如ES中搜索的熱詞

10、Redis 緩存如何保持一致性

讀數據的時候首先去 Redis 中讀取，沒有讀到再去 MySQL 中讀取，讀取都數據更新到 Redis 中作為下一次的緩存。

寫數據的時候會產生數據不一致的問題。無論是先寫入 Redis 再寫入 MySQL 中，還是先寫入 MySQL 再寫入 Redis 中，這兩步操作都不能保證原子性，所以會出現 Redis 和 MySQL 中數據不一致的問題。

無論採取何種方式都不能保證強一致性，如果對 Redis 中的數據設置了過期時間，能夠保證最終一致性，對架構的優化只能降低發生的概率，不能從根本上避免不一致性。

更新緩存的兩種方式：刪除失效緩存、更新緩存
更新緩存和資料庫有兩種順序：先資料庫後緩存、先緩存後資料庫
兩兩組合，分為四種更新策略。