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01- 你們項目中哪裡用到了Redis ? 在我們的項目中很多地方都用到了Redis , Redis在我們的項目中主要有三個作用 : 使用Redis做熱點數據緩存/介面數據緩存使用Redis存儲一些業務數據 , 例如 : 驗證碼 , 用戶信息 , 用戶行為數據 , 數據計算結果 , 排行榜數據等 ...

01- 你們項目中哪裡用到了Redis ?

在我們的項目中很多地方都用到了Redis , Redis在我們的項目中主要有三個作用 :

使用Redis做熱點數據緩存/介面數據緩存
使用Redis存儲一些業務數據 , 例如 : 驗證碼 , 用戶信息 , 用戶行為數據 , 數據計算結果 , 排行榜數據等
使用Redis實現分散式鎖 , 解決併發環境下的資源競爭問題

02- Redis的常用數據類型有哪些 ?

Redis 有 5 種基礎數據結構，它們分別是：string(字元串)、list(列表)、hash(字典)、set(集合) 和 zset(有序集合)

03- Redis的數據持久化策略有哪些 ?

Redis 提供了兩種方式，實現數據的持久化到硬碟。

RDB 持久化(全量)，是指在指定的時間間隔內將記憶體中的數據集快照寫入磁碟。
AOF持久化(增量)，以日誌的形式記錄伺服器所處理的每一個寫、刪除操作

RDB和AOF一起使用, 在Redis4.0版本支持混合持久化方式 ( 設置 aof-use-rdb-preamble yes )

04- Redis的數據過期策略有哪些 ?

惰性刪除 ：只會在取出 key 的時候才對數據進行過期檢查。這樣對 CPU 最友好，但是可能會造成太多過期 key 沒有被刪除。
數據到達過期時間，不做處理。等下次訪問該數據時，我們需要判斷
1. 如果未過期，返回數據
2. 發現已過期，刪除，返回nil
定期刪除 ：每隔一段時間抽取一批 key 執行刪除過期 key 操作。並且，Redis 底層會通過限制刪除操作執行的時長和頻率來減少刪除操作對 CPU 時間的影響。

預設情況下 Redis 定期檢查的頻率是每秒掃描 10 次，用於定期清除過期鍵。當然此值還可以通過配置文件進行設置，在 redis.conf 中修改配置“hz”即可，預設的值為hz 10

定期刪除的掃描並不是遍歷所有的鍵值對，這樣的話比較費時且太消耗系統資源。Redis 伺服器採用的是隨機抽取形式，每次從過期字典中，取出 20 個鍵進行過期檢測，過期字典中存儲的是所有設置了過期時間的鍵值對。如果這批隨機檢查的數據中有 25% 的比例過期，那麼會再抽取 20 個隨機鍵值進行檢測和刪除，並且會迴圈執行這個流程，直到抽取的這批數據中過期鍵值小於 25%，此次檢測才算完成

Redis 伺服器為了保證過期刪除策略不會導致線程卡死，會給過期掃描增加了最大執行時間為 25ms

定期刪除對記憶體更加友好，惰性刪除對 CPU 更加友好。兩者各有千秋，所以 Redis 採用的是 定期刪除+惰性刪除

05- Redis的數據淘汰策略有哪些 ?

Redis 提供 8 種數據淘汰策略：

淘汰易失數據(具有過期時間的數據)

volatile-lru（least recently used）：從已設置過期時間的數據集（server.db[i].expires）中挑選最近最少使用的數據淘汰
volatile-lfu（least frequently used）：從已設置過期時間的數據集（server.db[i].expires）中挑選最不經常使用的數據淘汰
volatile-ttl：從已設置過期時間的數據集（server.db[i].expires）中挑選將要過期的數據淘汰
volatile-random：從已設置過期時間的數據集（server.db[i].expires）中任意選擇數據淘汰

淘汰全庫數據

allkeys-lru（least recently used）：當記憶體不足以容納新寫入數據時，在鍵空間中，移除最近最少使用的 key（這個是最常用的）
allkeys-lfu（least frequently used）：當記憶體不足以容納新寫入數據時，在鍵空間中，移除最不經常使用的 key
allkeys-random：從數據集（server.db[i].dict）中任意選擇數據淘汰

不淘汰

no-eviction：禁止驅逐數據，也就是說當記憶體不足以容納新寫入數據時，新寫入操作會報錯。這個應該沒人使用吧！

06- 你們使用Redis是單點還是集群 ? 哪種集群 ?

我們Redis使用的是哨兵集群 , 一主二從 , 三個哨兵 , 三台Linux機器

07- Redis集群有哪些方案, 知道嘛 ?

我所瞭解的Redis集群方案

主從複製集群 : 讀寫分離, 一主多從 , 解決高併發讀的問題
哨兵集群 : 主從集群的結構之上 , 加入了哨兵用於監控集群狀態 , 主節點出現故障, 執行主從切換 , 解決高可用問題
Cluster分片集群 : 多主多從 , 解決高併發寫的問題, 以及海量數據存儲問題 , 每個主節點存儲一部分集群數據

08- 什麼是 Redis 主從同步？

Redis 的主從同步(replication)機制，允許 Slave 從 Master 那裡，通過網路傳輸拷貝到完整的數據備份，從而達到主從機制。

主資料庫可以進行讀寫操作，當發生寫操作的時候自動將數據同步到從資料庫，而從資料庫一般是只讀的，並接收主資料庫同步過來的數據。一個主資料庫可以有多個從資料庫，而一個從資料庫只能有一個主資料庫。

主從數據同步主要分二個階段 :

第一階段 : 全量複製階段

slave節點請求增量同步

master節點判斷replid，發現不一致，拒絕增量同步

master將完整記憶體數據生成RDB，發送RDB到slave

slave清空本地數據，載入master的RDB

第二階段 : 增量複製階段

master將RDB期間的命令記錄在repl_baklog，並持續將log中的命令發送給slave

slave執行接收到的命令，保持與master之間的同步

09- Redis分片集群中數據是怎麼存儲和讀取的 ?

Redis集群採用的演算法是哈希槽分區演算法。Redis集群中有16384個哈希槽（槽的範圍是 0 -16383，哈希槽），將不同的哈希槽分佈在不同的Redis節點上面進行管理，也就是說每個Redis節點只負責一部分的哈希槽。在對數據進行操作的時候，集群會對使用CRC16演算法對key進行計算並對16384取模（slot = CRC16(key)%16383），得到的結果就是 Key-Value 所放入的槽，通過這個值，去找到對應的槽所對應的Redis節點，然後直接到這個對應的節點上進行存取操作

10- 你們用過Redis的事務嗎 ? 事務的命令有哪些 ?

Redis 作為 NoSQL 資料庫也同樣提供了事務機制。在 Redis 中，MULTI / EXEC / DISCARD / WATCH 這四個命令事務的相關操作命令

我們在開發過程中基本上沒有用到過Redis的事務

11- Redis 和 Memcached 的區別有哪些？

Redis 提供複雜的數據結構，豐富的數據操作 , Memcached 僅提供簡單的字元串。
Redis原生支持集群模式 , Memcached不支持原生集群
Memcached 不支持持久化存儲，重啟時，數據被清空, Redis 支持持久化存儲，重啟時，可以恢復已持久化的數據

12- Redis的記憶體用完了會發生什麼？

如果達到設置的上限，Redis 的寫命令會返回錯誤信息（但是讀命令還可以正常返回。）
也可以配置記憶體淘汰機制，當 Redis 達到記憶體上限時會沖刷掉舊的內容。

13- Redis和Mysql如何保證數據⼀致?

先更新Mysql，再更新Redis，如果更新Redis失敗，可能仍然不⼀致
先刪除Redis緩存數據，再更新Mysql，再次查詢的時候在將數據添加到緩存中

這種⽅案能解決1 ⽅案的問題，但是在⾼併發下性能較低，⽽且仍然會出現數據不⼀致的問題，
⽐如線程1刪除了 Redis緩存數據，正在更新Mysql，
此時另外⼀個查詢再查詢，那麼就會把Mysql中⽼數據⼜查到 Redis中

使用MQ非同步同步, 保證數據的最終一致性

我們項目中會根據業務情況 , 使用不同的方案來解決Redis和Mysql的一致性問題 :

對於一些一致性要求不高的場景 , 不做處理

例如 : 用戶行為數據 , 我們沒有做一致性保證 , 因為就算不一致產生的影響也很小
對於時效性數據 , 設置過期時間

例如 : 介面緩存數據 , 我們會設置緩存的過期時間為 60S , 那麼可能會出現60S之內的數據不一致, 60S後緩存過期, 重新從資料庫載入就一致了
對於一致性要求比較高但是時效性要求不那麼高的場景 , 使用MQ不斷發送消息完成數據同步直到成功為止

例如 : 首頁廣告數據 , 首頁推薦數據

資料庫數據發生修改----> 發送消息到MQ -----> 接收消息更新緩存

消息不丟失/重覆消費 : 消息狀態表/消息消費表
對於一致性和時效性要求都比較高的場景 , 使用分散式事務 , Seata的TCC模式

很少用

14- 什麼是緩存穿透 ? 怎麼解決 ?

緩存穿透是指查詢一條資料庫和緩存都沒有的一條數據，就會一直查詢資料庫，對資料庫的訪問壓力就會增大，緩存穿透的解決方案

有以下2種解決方案：

緩存空對象：代碼維護較簡單，但是效果不好。
布隆過濾器：代碼維護複雜，效果很好

15- 什麼是緩存擊穿 ? 怎麼解決 ?

緩存擊穿是指緩存中沒有但資料庫中有的數據（一般是緩存時間到期），這時由於併發用戶特別多，同時讀緩存沒讀到數據，又同時去資料庫去取數據，引起資料庫壓力瞬間增大

解決方案 :

熱點數據提前預熱
設置熱點數據永遠不過期。
加鎖 , 限流

16- 什麼是緩存雪崩 ? 怎麼解決 ?

緩存雪崩/緩存失效指的是大量的緩存在同一時間失效，大量請求落到資料庫導致資料庫瞬間壓力飆升。

造成這種現象的原因是，key的過期時間都設置成一樣了。

解決方案是，key的過期時間引入隨機因素

17- 資料庫有1000萬數據 ,Redis只能緩存20w數據, 如何保證Redis中的數據都是熱點數據 ?

配置Redis的內容淘汰策略為LFU演算法 , 這樣會把使用頻率較低的數據淘汰掉 , 留下的數據都是熱點數據

18- Redis分散式鎖如何實現 ?

Redis分散式鎖主要依靠一個SETNX指令實現的 , 這條命令的含義就是“SET if Not Exists”，即不存在的時候才會設置值。

只有在key不存在的情況下，將鍵key的值設置為value。如果key已經存在，則SETNX命令不做任何操作。

這個命令的返回值如下。

命令在設置成功時返回1。
命令在設置失敗時返回0。

假設此時有線程A和線程B同時訪問臨界區代碼，假設線程A首先執行了SETNX命令，並返回結果1，繼續向下執行。而此時線程B再次執行SETNX命令時，返回的結果為0，則線程B不能繼續向下執行。只有當線程A執行DELETE命令將設置的鎖狀態刪除時，線程B才會成功執行SETNX命令設置加鎖狀態後繼續向下執行

Boolean isLocked = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(PRODUCT_ID, "binghe");

當然我們在使用分散式鎖的時候也不能這麼簡單, 會考慮到一些實際場景下的問題 , 例如 :

死鎖問題
在使用分散式鎖的時候, 如果因為一些原因導致系統宕機, 鎖資源沒有被釋放, 就會產生死鎖

解決的方案 : 上鎖的時候設置鎖的超時時間
```
Boolean isLocked = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(PRODUCT_ID, "binghe", 30, TimeUnit.SECONDS);
```
鎖超時問題
如果業務執行需要的時間, 超過的鎖的超時時間 , 這個時候業務還沒有執行完成, 鎖就已經自動被刪除了

其他請求就能獲取鎖, 操作這個資源 , 這個時候就會出現併發問題 , 解決的方案 :
1. 引入Redis的watch dog機制, 自動為鎖續期
2. 開啟子線程 , 每隔20S運行一次, 重新設置鎖的超時時間
歸一問題

如果一個線程獲取了分散式鎖, 但是這個線程業務沒有執行完成之前 , 鎖被其他的線程刪掉了 , 又會出現線程併發問題 , 這個時候就需要考慮歸一化問題

就是一個線程執行了加鎖操作後，後續必須由這個線程執行解鎖操作，加鎖和解鎖操作由同一個線程來完成。

為瞭解決只有加鎖的線程才能進行相應的解鎖操作的問題，那麼，我們就需要將加鎖和解鎖操作綁定到同一個線程中，可以使用ThreadLocal來解決這個問題 , 加鎖的時候生成唯一標識保存到ThreadLocal , 並且設置到鎖的值中 , 釋放鎖的時候, 判斷線程中的唯一標識和鎖的唯一標識是否相同, 只有相同才會釋放
"""
```
public class RedisLockImpl implements RedisLock{
    @Autowired
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    private ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<String>();

    @Override
    public boolean tryLock(String key, long timeout, TimeUnit unit){
 	 String uuid = UUID.randomUUID().toString();
 	 threadLocal.set(uuid);
 	 return stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, uuid, timeout, unit);
  }
    @Override
    public void releaseLock(String key){
 	 //當前線程中綁定的uuid與Redis中的uuid相同時，再執行刪除鎖的操作
 	 if(threadLocal.get().equals(stringRedisTemplate.opsForValue().get(key))){
 	   stringRedisTemplate.delete(key);   
     }
   }
 }
```
"""

4、可重入問題

當一個線程成功設置了鎖標誌位後，其他的線程再設置鎖標誌位時，就會返回失敗。

還有一種場景就是在一個業務中, 有個操作都需要獲取到鎖, 這個時候第二個操作就無法獲取鎖了 , 操作會失敗

例如 : 下單業務中, 扣減商品庫存會給商品加鎖, 增加商品銷量也需要給商品加鎖 , 這個時候需要獲取二次鎖

第二次獲取商品鎖就會失敗 , 這就需要我們的分散式鎖能夠實現可重入

實現可重入鎖最簡單的方式就是使用計數器 , 加鎖成功之後計數器 + 1 , 取消鎖之後計數器 -1 , 計數器減為0 , 真正從Redis刪除鎖

"""

public class RedisLockImpl implements RedisLock{
 @Autowired
 private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

 private ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<String>();

 private ThreadLocal<Integer> threadLocalInteger = new ThreadLocal<Integer>();

 @Override
 public boolean tryLock(String key, long timeout, TimeUnit unit){
	 Boolean isLocked = false;
	 if(threadLocal.get() == null){
		 String uuid = UUID.randomUUID().toString();
	  threadLocal.set(uuid);
		 isLocked = stringRedisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, uuid, timeout, unit);
	 }else{
		 isLocked = true;   
	 }
	 //加鎖成功後將計數器加1
	 if(isLocked){
		 Integer count = threadLocalInteger.get() == null ? 0 : threadLocalInteger.get();
		 threadLocalInteger.set(count++);
	 }
	 return isLocked;
 }

 @Override
 public void releaseLock(String key){
	 //當前線程中綁定的uuid與Redis中的uuid相同時，再執行刪除鎖的操作
	 if(threadLocal.get().equals(stringRedisTemplate.opsForValue().get(key))){
		 Integer count = threadLocalInteger.get();
		 //計數器減為0時釋放鎖
		 if(count == null || --count <= 0){
		   stringRedisTemplate.delete(key);      
		 }
	 }
 }
}

"""

5、阻塞與非阻塞問題

在使用分散式鎖的時候 , 如果當前需要操作的資源已經加了鎖, 這個時候會獲取鎖失敗, 直接向用戶返回失敗信息 , 用戶的體驗非常不好 , 所以我們在實現分散式鎖的時候, 我們可以將後續的請求進行阻塞，直到當前請求釋放鎖後，再喚醒阻塞的請求獲得分散式鎖來執行方法。

具體的實現就是參考自旋鎖的思想, 獲取鎖失敗自選獲取鎖, 直到成功為止 , 當然為了防止多條線程自旋帶來的系統資料消耗, 可以設置一個自旋的超時時間 , 超過時間之後, 自動終止線程 , 返回失敗信息