Redis常见面试题

5.2.1 Redis 是什么?常⻅的应用场景?

redis是一个缓存数据库，是一个非关系型数据库的键值存储数据库
应用场景：内容缓存，主要用于处理大量数据的高访问负载；日志系统

5.2.2 Redis 常⻅数据类型有哪些?各自有什么应用场景?

String：存储的数据是普通的键值对可用String来进行存储
Hash：存储的数据是一组关联性较强的数据，如一个人的生日、年龄、姓名等一系列信息
List：存储的数据是列表、消息队列等
Set：存储的数据类型是不重复的列表可用
Sorted Set：存储的数据类型是有序的不重复的列表

5.2.3 非关系型数据库 Redis 和 MongoDB 数据库的结构有什么区别?

内存管理机制上，redis把所有的数据都放入到内存中，定期写入磁盘。当内存不足时，调用LRU算法删除数据；mongodb和mysql类似，只将索引文件放入内存中。当内存不足时，只将热点数据放入内存，其它的数据写入磁盘。
数据结构上，redis支持丰富的数据结构，如String、Hash、List等；mongoDB支持的数据结构单一，但支持丰富的数据表达、 索引
性能上，redis适合较小的数据运算；mongodb在海量的数据下性能更优

5.2.4 Redis 和 MongoDB 数据库的键(key)和值(value)的区别?

5.2.5 Redis 持久化机制是什么?有哪几种方式?

周期性的将内存中的数据写入到文件中，当redis宕机，重启后，可以从持久化文件中读取数据，恢复宕机前的状态
有RDB和AOF两种方式，RDB是周期性的持久化数据，AOF是把每条写入命令当作日志，写入到一个日志文件中，当redis宕机，重启后，从AOF文件中读取写入命令重新构建整个数据集。

5.2.6 Redis 的事务是什么?

可以一次性执行多个命令，本质上就是一组命令的集合

5.2.7 为什么要使用 Redis 作为缓存?

redis相对于其它的键值数据存储，能够存储丰富的数据类型、执行速度快、操作是原子性的，可以把数据复制到任意数量的从机

5.2.8 Redis 和 Memcached 的区别?

redis支持持久化，mencached不支持
redis支持丰富的数据类型，mencached只支持一种string

5.2.9 Redis 如何设置过期时间和删除过期数据?

设置过期时间的方法有四种：
1. EXPIRE <KEY> <time>：设置键的生存时间为time秒
2. PEXPIRE <KEY> <time>：设置键的生存时间为time毫秒
3. EXPIREAT <KEY> <time>：将键的过期时间设置为time所指定的秒数时间戳
4. PEXPIREAT <KEY> <time>：将键的过期时间设置为time所指定的毫秒数时间戳
删除数据一共有三种策略：
1. 立即删除：设置过期时间时，指定一个回调函数，当到达过期时间，由时间处理器自动执行键的删除操作
2. 惰性删除：过期了就过期了，不管。每次从dict中按照key取值时，先检查key是否过期，如果过期，删除key，并返回nil，没有过期返回键值
3. 定时删除：每隔一段时间，检查expires字典，删除过期的键。

5.2.10 Redis 有哪几种数据淘汰策略?

volatile-lru：从设置了过期时间的数据集中，选择最近最久没使用的数据释放
volatile-random：从设置了过期时间的数据集中，随机选择一个数据进行释放
volatile-ttl：从设置了过期时间的数据集中，选择马上就要过期的数据进行释放
allkeys-lru：从数据集中（过期时间有没有设置都算），选择最近最久没使用的数据释放
allkeys-random：从数据集中（过期时间有没有设置都算），随机选择一个数据进行释放
Noeviction：不删除任何数据，如果内存不足，直接返回错误

5.2.11 Redis 为什么是单线程的?

redis是用一个cpu对一块内存区域进行数据的读写操作，如果用多线程，会存在上下文切换，上下文切换会浪费时间和资源。所以对于redis这样的内存系统来说，没有上下文的切换效率是最高的。
一次cpu上下文切换的时间大概是1500ns，从内存中读取1MB连续数据的时间大概是250us，假如1mb的数据都是由多线程读取了1000次，那么就有1000次上下文切换的时间1500ns*1000=1500us。我单线程读取的时间只有250us，多线程光上下文切换的时间就有1500us了
同时，使用单线程也避免了数据安全性的问题，多线程操作为了处理数据安全问题，需要加锁，一旦加锁就会影响程序的执行效率

5.2.12 单线程的 Redis 为什么这么快?

单线程，没有上下文切换的开销、没有加锁解锁的开销
纯内存操作系统，数据全部存储在内存中
高效的数据结构
合理的数据编码

5.2.13 缓存雪崩和缓存穿透是什么?如何预防解决?

缓存穿透：指查询一个一定不存在的数据，缓存中不命中时会去查询数据库，如果查询不到则不写入缓存，以后这个不存在数据的请求都会去查询数据库，造成数据穿透
预防办法：
1. 布隆过滤
2. 缓存空对象，null变为一个值，设置过期时间5min-10min

缓存雪崩：指缓存系统重启或缓存集中失效，导致造成大量的缓存穿透，所有的查询都落到数据库，造成缓存雪崩
预防办法：
1. 缓存集中失效后，通过加锁或队列控制数据库写缓存的线程数量，如对一个key的操作只允许一个线程，其它线程等待
2. 做二级缓存，A1为原始缓存，A2为拷贝缓存，A1失效，可以查询A2，A1过期时间设置短期，A2过期时间设置长期
3. 不同key，设置不同的过期时间，保证缓存不会同一时间失效

5.2.14 布隆过滤器是什么?
5.2.15 简单描述一下什么是缓存预热、缓存更新和缓存降级?

缓存预热：指系统上线后，将数据加载到缓存中，手动或定时刷新
缓存更新：指自动或触发清理过期或不需要的数据
缓存降级：指为保证核心业务可以使用，将部分关键数据降级处理，同时也可以避免缓存雪崩

5.2.16 如何解决 Redis 的并发竞争 Key 的问题?

1. 分布式锁+时间戳
	i. 对key操作不要求顺序
	准备一个分布式锁，大家去抢锁，抢到的先做set操作
	ii. 对key操作要求顺序
	预期按照顺序给key赋值，比如先操作系统a，再b，再c，此时如果b先控制锁赋值了，之后a抢到锁，会先查看自己的时间戳是否早于缓存中的，如果是，则不做set操作
2. 消息队列

5.2.17 写一个 Python 连接操作 Redis 数据库实例?

import redis
r=redis.Redis(host='localhost',port='6379')
r.set('foo','haha')
print(r.get('foo'))

5.2.18 什么是分布式锁?

在分布式系统中，防止多个进程之间相互干扰，避免同一时间对共享数据进行修改操作。

5.2.19 Python 如何实现一个 Redis 分布式锁?
5.2.20 如何保证缓存与数据库双写时的数据一致性?

先修改缓存为指定值，再去更新数据库，再去更新缓存。如果读请求过来了，先读缓存，如果缓存是指定值，进入循环，等待写请求完成，更新缓存。如果循环超时，则去读数据库，更新缓存。

5.2.21 集群是什么?Redis 有哪些集群方案?
5.2.22 Redis 常⻅性能问题和解决方案?
5.2.23 了解 Redis 的同步机制么?
5.2.24 如果有大量的 key 需要设置同一时间过期，一般需要注意什么?

5.2.25 如何使用 Redis 实现异步队列?
5.2.26 列举一些常用的数据库可视化工具?