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Redis面试题总结

2022年11月09日 20:58:14服务端8

redis面试题

Redis支持的数据类型

1)String字符串:

格式: set key value

string类型是二进制安全的。意思是redis的string可以包含任何数据。比如jpg图片或者序列化的对象 。

string类型是Redis最基本的数据类型,一个键最大能存储512MB。

2)Hash(哈希)

格式: hmset name key1 value1 key2 value2

Redis hash 是一个键值(key=>value)对集合。

Redis hash是一个string类型的field和value的映射表,hash特别适合用于存储对象。

3)List(列表)

Redis 列表是简单的字符串列表,按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部(左边)或者尾部(右边)

格式: lpush name value

在 key 对应 list 的头部添加字符串元素

格式: rpush name value

在 key 对应 list 的尾部添加字符串元素

格式: lrem name index

key 对应 list 中删除 count 个和 value 相同的元素

格式: llen name

返回 key 对应 list 的长度

4)Set(集合)

格式: sadd name value

Redis的Set是string类型的无序集合。

集合是通过哈希表实现的,所以添加,删除,查找的复杂度都是O(1)。

5)zset(sorted set:有序集合)

格式: zadd name score value

Redis zset 和 set 一样也是string类型元素的集合,且不允许重复的成员。

不同的是每个元素都会关联一个double类型的分数。redis正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。

zset的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。

什么是Redis持久化?Redis有哪几种持久化方式?优缺点是什么

持久化就是把内存的数据写到磁盘中去,防止服务宕机了内存数据丢失。

Redis 提供了两种持久化方式:RDB(默认) 和AOF

RDB:

rdb是Redis DataBase缩写,中文名为快照-内存

功能核心函数rdbSave(生成RDB文件)和rdbLoad(从文件加载内存)两个函数,恢复的比较快。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-EYovpSe8-1607422155760)(assets/1569467883.png)]

原理就是通过开启RDB[默认方案]并配置时间周期定时将数据从内存写入硬盘。

解读:

DB的持久化是一个全量保存数据过程,若数据量较大,则保存时间就会有点长。此时,当在快照的时候进行写操作,那么势必出现数据不一致情况。因而Redis采取的是Copy-on-Write方案,来保证在快照中的数据是不会有变化的。该方案中快照数据是fork一个子进程来处理内存中数据写入硬盘。图中可以看到子进程是先保存一个临时的RDB文件,这样好处是当服务端崩溃时,只有上次快照中有新增或变化的数据异常,绝大部分数据仍然是正常的。Redis存储的数据默认保存在与redis-conf同一级目录,名称为dump.rdb。如果想要将数据放在自定义的路径下、自定义名称就修改如下配置即可。

Redis提供如下几种方式来对数据进行快照:

  • 在redis.conf中配置
  • 执行save或bgsave
  • 执行flushall
  • 执行主从复制

AOF:

为满足Redis异常崩溃导致少量数据丢失,或快照方式存储数据时间较长、占用CPU资源较高,Redis提供增量更新数据的AOF持久化方案。

Aof是Append-only file缩写

AOF持久化,其原理是通过日志的形式记录服务器处理的每一个写、删除、更新操作,这样可以方便查看。当RDB与AOF都开启时,将使用AOF。

每当执行服务器(定时)任务或者函数时flushAppendOnlyFile 函数都会被调用, 这个函数执行以下两个工作

Redis在处理一条命令时,并不立即调用write写AOF文件,只是将数据写入到AOF buffer(server.aof_buf)中。调用write和命令处理是分开的,Redis只在每次进入epoll_wait之前做write操作。如何配置AOF:

# 将no改为yes即可开启appendonlyno# AOF记录日志名称,保存在bin下appendfilename"appendonly.aof"# 同步策略,有everysec、always、no,默认是everysec每秒同步;# always表示有写操作就执行调用fsync(Linux为调用fdatasync);# no表示写入后不会有fsync调用,由操作系统自动调度刷磁盘,性能是最好的appendfsync everysec

存储结构:

内容是redis通讯协议(RESP )格式的命令文本存储。

比较

1、aof文件比rdb更新频率高,优先使用aof还原数据。

2、aof比rdb更安全也更大

3、rdb性能比aof好

4、如果两个都配了优先加载AOF

RDB方案适合做冷备份,恢复数据时候数据比AOF快,而且快照时对写入服务影响小,但是会存在丢失数据,而且当数据量大的时候会存在服务短暂停止。AOF方案适合满足缓存一致性,而且当出现数据误删,可以采取将日志文件中误操作步骤删除就可以恢复数据。

Redis 有哪些架构模式?讲讲各自的特点

单机版

特点:简单

问题:

1、内存容量有限 2、处理能力有限 3、无法高可用。

主从复制

Redis 的复制(replication)功能允许用户根据一个 Redis 服务器来创建任意多个该服务器的复制品,其中被复制的服务器为主服务器(master),而通过复制创建出来的服务器复制品则为从服务器(slave)。 只要主从服务器之间的网络连接正常,主从服务器两者会具有相同的数据,主服务器就会一直将发生在自己身上的数据更新同步 给从服务器,从而一直保证主从服务器的数据相同。

特点:

1、master/slave 角色

2、master/slave 数据相同

3、降低 master 读压力在转交从库

问题:

无法保证高可用

没有解决 master 写的压力

哨兵

Redis sentinel 是一个分布式系统中监控 redis 主从服务器,并在主服务器下线时自动进行故障转移。其中三个特性:

监控(Monitoring): Sentinel 会不断地检查你的主服务器和从服务器是否运作正常。

提醒(Notification): 当被监控的某个 Redis 服务器出现问题时, Sentinel 可以通过 API 向管理员或者其他应用程序发送通知。

自动故障迁移(Automatic failover): 当一个主服务器不能正常工作时, Sentinel 会开始一次自动故障迁移操作。

特点:

1、保证高可用

2、监控各个节点

3、自动故障迁移

缺点:主从模式,切换需要时间丢数据

没有解决 master 写的压力

集群(proxy 型):

Twemproxy 是一个 Twitter 开源的一个 redis 和 memcache 快速/轻量级代理服务器; Twemproxy 是一个快速的单线程代理程序,支持 Memcached ASCII 协议和 redis 协议。

特点:1、多种 hash 算法:MD5、CRC16、CRC32、CRC32a、hsieh、murmur、Jenkins

2、支持失败节点自动删除

3、后端 Sharding 分片逻辑对业务透明,业务方的读写方式和操作单个 Redis 一致

缺点:增加了新的 proxy,需要维护其高可用。

failover 逻辑需要自己实现,其本身不能支持故障的自动转移可扩展性差,进行扩缩容都需要手动干预

集群(直连型):

从redis 3.0之后版本支持redis-cluster集群,Redis-Cluster采用无中心结构,每个节点保存数据和整个集群状态,每个节点都和其他所有节点连接。

特点:

1、无中心架构(不存在哪个节点影响性能瓶颈),少了 proxy 层。

2、数据按照 slot 存储分布在多个节点,节点间数据共享,可动态调整数据分布。

3、可扩展性,可线性扩展到 1000 个节点,节点可动态添加或删除。

4、高可用性,部分节点不可用时,集群仍可用。通过增加 Slave 做备份数据副本

5、实现故障自动 failover,节点之间通过 gossip 协议交换状态信息,用投票机制完成 Slave到 Master 的角色提升。

缺点:

1、资源隔离性较差,容易出现相互影响的情况。

2、数据通过异步复制,不保证数据的强一致性

Redis常用命令?

Keys pattern

  • 表示区配所有

以bit开头的

查看Exists key是否存在

Set

设置 key 对应的值为 string 类型的 value。

setnx

设置 key 对应的值为 string 类型的 value。如果 key 已经存在,返回 0,nx 是 not exist 的意思。

删除某个key

第一次返回1 删除了 第二次返回0

Expire 设置过期时间(单位秒)

TTL查看剩下多少时间

返回负数则key失效,key不存在了

Setex

设置 key 对应的值为 string 类型的 value,并指定此键值对应的有效期。

Mset

一次设置多个 key 的值,成功返回 ok 表示所有的值都设置了,失败返回 0 表示没有任何值被设置。

Getset

设置 key 的值,并返回 key 的旧值。

Mget

一次获取多个 key 的值,如果对应 key 不存在,则对应返回 nil。

Incr

对 key 的值做加加操作,并返回新的值。注意 incr 一个不是 int 的 value 会返回错误,incr 一个不存在的 key,则设置 key 为 1

incrby

同 incr 类似,加指定值 ,key 不存在时候会设置 key,并认为原来的 value 是 0

Decr

对 key 的值做的是减减操作,decr 一个不存在 key,则设置 key 为-1

Decrby

同 decr,减指定值。

Append

给指定 key 的字符串值追加 value,返回新字符串值的长度。

Strlen

取指定 key 的 value 值的长度。

persist xxx(取消过期时间)

选择数据库(0-15库)

Select 0 //选择数据库

move age 1//把age 移动到1库

Randomkey随机返回一个key

Rename重命名

Type 返回数据类型

使用过Redis分布式锁么,它是怎么实现的

先拿setnx来争抢锁,抢到之后,再用expire给锁加一个过期时间防止锁忘记了释放。

如果在setnx之后执行expire之前进程意外crash或者要重启维护了,那会怎么样?

set指令有非常复杂的参数,这个应该是可以同时把setnx和expire合成一条指令来用的!

使用过Redis做异步队列么,你是怎么用的?有什么缺点

一般使用list结构作为队列,rpush生产消息,lpop消费消息。当lpop没有消息的时候,要适当sleep一会再重试。

缺点:

在消费者下线的情况下,生产的消息会丢失,得使用专业的消息队列如rabbitmq等。

能不能生产一次消费多次呢?

使用pub/sub主题订阅者模式,可以实现1:N的消息队列。

什么是缓存穿透?如何避免?什么是缓存雪崩?何如避免

缓存穿透

一般的缓存系统,都是按照key去缓存查询,如果不存在对应的value,就应该去后端系统查找(比如DB)。一些恶意的请求会故意查询不存在的key,请求量很大,就会对后端系统造成很大的压力。这就叫做缓存穿透。

如何避免?

1:对查询结果为空的情况也进行缓存,缓存时间设置短一点,或者该key对应的数据insert了之后清理缓存。

2:对一定不存在的key进行过滤。可以把所有的可能存在的key放到一个大的Bitmap中,查询时通过该bitmap过滤。(布隆过滤器) guava包。做大数据的去重操作。优点:速度快,占用内存小。 缺点:无法删除数据,会有误判。

缓存雪崩

当缓存服务器重启或者大量缓存集中在某一个时间段失效,这样在失效的时候,会给后端系统带来很大压力。导致系统崩溃。

如何避免?

1:在缓存失效后,通过加锁或者队列来控制读数据库写缓存的线程数量。比如对某个key只允许一个线程查询数据和写缓存,其他线程等待。

2:做二级缓存,A1为原始缓存,A2为拷贝缓存,A1失效时,可以访问A2,A1缓存失效时间设置为短期,A2设置为长期。

3:不同的key,设置不同的过期时间,让缓存失效的时间点尽量均匀。

Redis相比memcached有哪些优势?

(1) memcached所有的值均是简单的字符串,redis支持更为丰富的数据类型

(2) redis的速度比memcached快很多

(3) redis可以持久化其数据,memcached没有持久化功能

(4)memcached 是多线,redis是单线程多路IO复用模型

(5)redis有丰富的架构模型,memcache只能自己来处理,常用一致性hash来处理

Redis有哪几种数据淘汰策略

noeviction:返回错误当内存限制达到并且客户端尝试执行会让更多内存被使用的命令(大部分的写入指令,但DEL和几个例外)

allkeys-lru: 尝试回收最少使用的键(LRU),使得新添加的数据有空间存放。

volatile-lru: 尝试回收最少使用的键(LRU),但仅限于在过期集合的键,使得新添加的数据有空间存放。

allkeys-random: 回收随机的键使得新添加的数据有空间存放。

volatile-random: 回收随机的键使得新添加的数据有空间存放,但仅限于在过期集合的键。

volatile-ttl: 回收在过期集合的键,并且优先回收存活时间(TTL)较短的键,使得新添加的数据有空间存放。

说说Redis哈希槽的概念?

Redis集群没有使用一致性hash,而是引入了哈希槽的概念,Redis集群有16384个哈希槽,每个key通过CRC16校验后对16384取模来决定放置哪个槽,集群的每个节点负责一部分hash槽。

怎么理解Redis事务

事务是一个单独的隔离操作:事务中的所有命令都会序列化、按顺序地执行。事务在执行的过程中,不会被其他客户端发送来的命令请求所打断。

事务是一个原子操作:事务中的命令要么全部被执行,要么全部都不执行。

Redis中事务的实现特征

  1. 在事务中的所有命令都将会被串行化的顺序执行,事务执行期间,Redis不会再为其它客户端的请求提供任何服务,从而保证了事物中的所有命令被原子的执行。
  2. 和关系型数据库中的事务相比,在Redis事务中如果有某一条命令执行失败,其后的命令仍然会被继续执行。
  3. 我们可以通过MULTI命令开启一个事务,有关系型数据库开发经验的人可以将其理解为"BEGIN TRANSACTION"语句。在该语句之后执行的命令都将被视为事务之内的操作,最后我们可以通过执行EXEC/DISCARD命令来提交/回滚该事务内的所有操作。这两个Redis命令可被视为等同于关系型数据库中的COMMIT/ROLLBACK语句。
  4. 在事务开启之前,如果客户端与服务器之间出现通讯故障并导致网络断开,其后所有待执行的语句都将不会被服务器执行。然而如果网络中断事件是发生在客户端执行EXEC命令之后,那么该事务中的所有命令都会被服务器执行。
  5. 当使用Append-Only模式时,Redis会通过调用系统函数write将该事务内的所有写操作在本次调用中全部写入磁盘。然而如果在写入的过程中出现系统崩溃,如电源故障导致的宕机,那么此时也许只有部分数据被写入到磁盘,而另外一部分数据却已经丢失。

Redis事务相关的命令有哪几个

MULTI、EXEC、DISCARD、WATCH

Redis的并发竞争问题如何解决

Redis为单进程单线程模式,采用队列模式将并发访问变为串行访问。Redis本身没有锁的概念,Redis对于多个客户端连接并不存在竞争,但是在Jedis客户端对Redis进行并发访问时会发生连接超时、数据转换错误、阻塞、客户端关闭连接等问题,这些问题均是由于客户端连接混乱造成。:

1.客户端角度,为保证每个客户端间正常有序与Redis进行通信,对连接进行池化,同时对特定业务操使用客户端读写Redis操作采用内部锁。
 
2.服务器角度,利用setnx实现锁。使用redis分布式锁来实现。

Redis集群方式共有三种

主从模式,哨兵模式,cluster(集群)模式

其中主从模式会保证数据在从节点还有一份,但是主节点挂了之后,需要手动把从节点切换为主节点。它非常简单,但是在实际的生产环境中是很少使用的。

哨兵模式就是主从模式的升级版,该模式下会对响应异常的主节点进行主观下线或者客观下线的操作,并进行主从切换。它可以保证高可用。

cluster (集群)模式保证的是高并发,整个集群分担所有数据,不同的 key 会放到不同的 Redis 中。每个 Redis 对应一部分的槽。

在上面描述的集群模式下还是会出现一个问题,由于节点之间是采用异步通信的方式。如果刚刚在 Master 节点上加了锁,但是数据还没被同步到 Salve。这时 Master 节点挂了,它上面的锁就没了,等新的 Master 出来后(主从模式的手动切换或者哨兵模式的一次 failover 的过程),就可以再次获取同样的锁,出现一把锁被拿到了两次的场景。

锁都被拿了两次了,也就不满足安全性了。一个安全的锁,不管是不是分布式的,在任意一个时刻,都只有一个客户端持有。

作者:了不起的企鹅
来源链接:https://blog.csdn.net/user_name_CSDN/article/details/110878903

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