Redis -- 高频面试题

1. Redis 默认数据库数量

默认16个数据库，类似数组下标从0开始，初始默认使用0号库

统一密码管理，所有库都是同样密码，要么都OK要么一个也连接不上。

2. Redis是单线程的，为什么那么快

1)完全基于内存，绝大部分请求是纯粹的内存操作，非常快速。

2)数据结构简单，对数据操作也简单，Redis中的数据结构是专门进行设计的

3)采用单线程，避免了不必要的上下文切换和竞争条件，也不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗 CPU，不
用去考虑各种锁的问题，不存在加锁释放锁操作，没有因为可能出现死锁而导致的性能消耗

4)使用多路I/O复用模型，非阻塞IO

 多路复用是指使用一个线程来检查多个文件描述符（Socket）的就绪状态，比如调用select和poll和epoll函
 数，传入多个文件描述符，如果有一个文件描述符就绪，则返回，否则阻塞直到超时。得到就绪状态后进行真正
 的操作可以在同一个线程里执行，也可以启动线程执行（比如使用线程池）。

5)使用底层模型不同，它们之间底层实现方式以及与客户端之间通信的应用协议不一样，Redis直接自己构建了
VM 机制 ，因为一般的系统调用系统函数的话，会浪费一定的时间去移动和请求

3. 原子性

所谓原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作；这种操作一旦开始，就一直运行到结束，中间不会有任何 
context switch （切换到另一个线程）。

（1） 在单线程中， 能够在单条指令中完成的操作都可以认为是" 原子操作"，因为中断只能发生于指令之间。

（2）在多线程中，不能被其它进程（线程）打断的操作就叫原子操作。

Redis单命令的原子性主要得益于Redis的单线程

4. List

1) 单键多值

2) 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）。

3) 它的底层实际是个双向链表，对两端的操作性能很高，通过索引下标的操作中间的节点性能会较差。

5. Redis的事务定义

Redis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。

Redis事务的主要作用就是串联多个命令防止别的命令插队

6. Multi、Exec、discard

1)  从输入Multi命令开始，输入的命令都会依次进入命令队列中，但不会执行，至到输入Exec后，Redis会将之前的命令队列中的命令依次执行。

2) 组队的过程中可以通过discard来放弃组队。  

组队中某个命令出现了报告错误，执行时整个的所有队列会都会被取消。

如果执行阶段某个命令报出了错误，则只有报错的命令不会被执行，而其他的命令都会执行，不会回滚。

7. 悲观锁和乐观锁

悲观锁(Pessimistic Lock), 顾名思义，就是很悲观，每次去拿数据的时候都认为别人会修改，所以每次在拿
数据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会block直到它拿到锁。传统的关系型数据库里边就用到了很多
这种锁机制，比如行锁，表锁等，读锁，写锁等，都是在做操作之前先上锁。

乐观锁(Optimistic Lock), 顾名思义，就是很乐观，每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，
但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，可以使用版本号等机制。乐观锁适用于多读的
应用类型，这样可以提高吞吐量。Redis就是利用这种check-and-set机制实现事务的。

8. WATCH 与 unwatch

  Watch : 在执行multi之前，先执行watch key1 [key2],可以监视一个(或多个) key ，如果在事务执行之前
  这个(或这些) key 被其他命令所改动，那么事务将被打断。

Unwatch : 

1)取消 WATCH 命令对所有 key 的监视。

2)如果在执行 WATCH 命令之后， EXEC 命令或 DISCARD 命令先被执行了的话，那么就不需要再执行 UNWATCH 了。

9. 三特性

1) 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。 

2) 没有隔离级别的概念

	队列中的命令没有提交之前都不会实际的被执行，因为事务提交前任何指令都不会被实际执行，也就不存在
“事务内的查询要看到事务里的更新，在事务外查询不能看到”这个让人万分头痛的问题 

3) 不保证原子性

	Redis同一个事务中如果有一条命令执行失败，其后的命令仍然会被执行，没有回滚 

10. 数据持久化

1）RDB持久化：

① 在指定的时间间隔内持久化

② 服务shutdown会自动持久化

③ 输入bgsave也会持久化

优点:

1. 节省磁盘空间

2. 恢复速度快

缺点:

1. 虽然Redis在fork时使用了写时拷贝技术,但是如果数据庞大时还是比较消耗性能。

2. 在备份周期在一定间隔时间做一次备份，所以如果Redis意外down掉的话，就会丢失最后一次快照后的所有修改。

2）AOF :  以日志形式记录每个更新操作

Redis重新启动时读取这个文件，重新执行新建、修改数据的命令恢复数据。

保存策略：

推荐（并且也是默认）的措施为每秒持久化一次，这种策略可以兼顾速度和安全性。

优点:

备份机制更稳健，丢失数据概率更低。

可读的日志文本，通过操作AOF稳健，可以处理误操作。

缺点：

1 比起RDB占用更多的磁盘空间

2 恢复备份速度要慢

3 每次读写都同步的话，有一定的性能压力

4 存在个别Bug，造成恢复不能

11. 主从复制

主从复制，就是主机数据更新后根据配置和策略，自动同步到备机的master/slaver机制，Master以写为主，Slave以读为主

用处 :

1. 读写分离，性能扩展

2. 容灾快速恢复

12. 薪火相传

1) 上一个slave可以是下一个slave的Master，slave同样可以接收其他slaves的连接和同步请求，那么该slave
作为了链条中下一个的master, 可以有效减轻master的写压力,去中心化降低风险。

2) 用 slaveof    

3) 中途变更转向:会清除之前的数据，重新建立拷贝最新的

4) 风险是一旦某个slave宕机，后面的slave都没法备份

13. 哨兵模式(sentinel)

如果主机Down掉，哨兵会从从机中选择一台作为主机，并将它设置为其他从机的主机，而且如果原来的主机再次
启动的话也会成为从机。

14. 什么是Redis集群

1. Redis 集群实现了对Redis的水平扩容，即启动N个redis节点，将整个数据库分布存储在这N个节点中，每个节点
存储总数据的1/N。

2. Redis 集群通过分区（partition）来提供一定程度的可用性（availability）： 即使集群中有一部分节点失效
或者无法进行通讯， 集群也可以继续处理命令请求。

15. 什么是slots

1. 一个 Redis 集群包含 16384 个插槽（hash slot）， 数据库中的每个键都属于这 16384 个插槽的其中
一个， 集群使用公式 CRC16(key) % 16384 来计算键 key 属于哪个槽， 其中 CRC16(key) 语句用于计算键 
key 的 CRC16 校验和 。

2. 集群中的每个节点负责处理一部分插槽。

16. Redis集群的好处：

1.实现扩容

2.分摊压力

3.无中心配置相对简单

17. Redis集群的不足：

1. 多键操作是不被支持的 

2. 多键的Redis事务是不被支持的。lua脚本不被支持。

3. 由于集群方案出现较晚，很多公司已经采用了其他的集群方案，而代理或者客户端分片的方案想要迁移至redis cluster，需要整体迁移而不是逐步过渡，复杂度较大。

18 . 缓存穿透、缓存雪崩、缓存击穿

1）缓存穿透是指查询一个一定不存在的数据。由于缓存命不中时会去查询数据库，查不到数据则不写入缓存，这将导致这个
不存在的数据每次请求都要到数据库去查询，造成缓存穿透。
解决方案：
①是将空对象也缓存起来，并给它设置一个很短的过期时间，最长不超过5分钟
② 采用布隆过滤器，将所有可能存在的数据哈希到一个足够大的bitmap中，一个一定不存在的数据会被这个bitmap拦截掉，
从而避免了对底层存储系统的查询压力
2）如果缓存集中在一段时间内失效，发生大量的缓存穿透，所有的查询都落在数据库上，就会造成缓存雪崩。
解决方案：
	尽量让失效的时间点不分布在同一个时间点
3）缓存击穿，是指一个key非常热点，在不停的扛着大并发，当这个key在失效的瞬间，持续的大并发就穿破缓存，直接请求
数据库，就像在一个屏障上凿开了一个洞。
解决方案：
	可以设置key永不过期