redis 缓存 2023面试题总结

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1. 说说你对缓存的理解，什么是缓存

数据请求方 向 数据持有方 请求数据的过程中，如果可以有一个可存储数据的中间部分，能使得大部分请求落在该中间部分上，就可以减少数据持有方的压力；这样的中间部分要么存储介质更优，要么在位置上更靠近数据请求方，从而使得落在该中间部分的请求可以更快的得到响应。

这样的能存储数据的中间部分就称为缓存。

2. 哪些地方可以用到缓存，或者说缓存的分类

假设一个系统有3个节点ABC，请求方向为 A->B ->C, 则 任意相邻两个节点之间都可以使用缓存来降低后续节点的压力，并加速响应。

简单来说可以分为client端缓存和server端缓存。

假设一套系统有 前端（Web），Web Server，DB，这样三个节点，则

在 前端 向 WebServer 发送请求 的过程中，前端可以使用浏览器的LocalStorage/SessionStorage等实现数据缓存，WebServer端可以使用比如nginx的 proxy cache将数据缓存在server端，同时也可以指定http response 的 header 的 Cache Control 告诉浏览器将数据缓存在前端；Web Server 端 代码里也可以使用单例类或者MemoryCache等类似的数据结构来缓存数据。

在 WebServer 向 DB 发送请求的过程中，常用类似redis这样的基于内存的数据存储仓库来做缓存。

3. client端缓存具体有哪些，怎么实现

Web：http Cache-Control，浏览器所支持的LocalStorage/SessionStorage/Cookie等缓存数据。
桌面程序或者手机App的话，不仅可以在内存中缓存数据，还可以直接将数据写入文件。

4. http缓存 Cache-Control

若浏览器得到的 http response 的 Header 中有 Cache-Control 属性，则浏览器将会根据该属性的值来缓存该http请求的response，比如浏览器收到的response中的Header含有 ‘Cache-Control’: ‘max-age=20’，则浏览器将会把该response缓存20秒，20秒内的相同请求将不会到达WebServer，而是直接从浏览器缓存中读取。

浏览器会根据response的类型来判断需要使用 memory cache 还是 disk cache。

5. nginx缓存 proxy_cache

通过在web server 与 client端之间加入nginx做反向代理，则nginx也可以实现一定的数据缓存工作，来将web server 的 数据 通过文件目录存入磁盘。

6. server side memory cache

通过单例类等来实现将部分数据缓存在server端内存之中。

7. 说说你对redis的理解，什么是redis

Redis是一种基于内存的，非关系型的，键值对存储数据的 数据存储仓库。常用来做缓存以及分布式锁。

8. 为什么使用redis，redis常用场景

redis基于内存，相对于基于磁盘的DB来说，数据读取快的多，性能更高，使用redis做DB数据的缓存，可以明显降低DB压力，从而更好的支持高并发。

常用作缓存，分布式锁 （setnx），计数器 等。

9. redis 支持的数据类型有哪些

主要5种，string， list， set， zset，hash

10. redis 持久化

两种策略

RDB （redis database）: 默认的持久化方式，将内存种的数据以快照的形式，保存成硬盘中的一个文件。

AOF (append-only file): 将每次直醒的命令记录到单独的日志文件中，重启redis时会根据日志来恢复数据。

11. redis过期键的删除策略

我们都知道，Redis是key-value数据库，我们可以设置Redis中缓存的key的过期时间。Redis的过期策略就是指当Redis中缓存的key过期了，Redis如何处理。
过期策略通常有以下三种：
• 定时过期：每个设置过期时间的key都需要创建一个定时器，到过期时间就会立即清除。该策略可以立即清除过期的数据，对内存很友好；但是会占用大量的CPU资源去处理过期的数据，从而影响缓存的响应时间和吞吐量。
• 惰性过期：只有当访问一个key时，才会判断该key是否已过期，过期则清除。该策略可以最大化地节省CPU资源，却对内存非常不友好。极端情况可能出现大量的过期key没有再次被访问，从而不会被清除，占用大量内存。
• 定期过期：每隔一定的时间，会扫描一定数量的数据库的expires字典中一定数量的key，并清除其中已过期的key。该策略是前两者的一个折中方案。通过调整定时扫描的时间间隔和每次扫描的限定耗时，可以在不同情况下使得CPU和内存资源达到最优的平衡效果。
(expires字典会保存所有设置了过期时间的key的过期时间数据，其中，key是指向键空间中的某个键的指针，value是该键的毫秒精度的UNIX时间戳表示的过期时间。键空间是指该Redis集群中保存的所有键。)
Redis中同时使用了惰性过期和定期过期两种过期策略。

12. redis 淘汰策略

Redis的内存淘汰策略是指在Redis的用于缓存的内存不足时，怎么处理需要新写入且需要申请额外空间的数据。
全局的键空间选择性移除
• noeviction：当内存不足以容纳新写入数据时，新写入操作会报错。
• allkeys-lru：当内存不足以容纳新写入数据时，在键空间中，移除最近最少使用的key。（这个是最常用的）
• allkeys-random：当内存不足以容纳新写入数据时，在键空间中，随机移除某个key。
设置过期时间的键空间选择性移除
• volatile-lru：当内存不足以容纳新写入数据时，在设置了过期时间的键空间中，移除最近最少使用的key。
• volatile-random：当内存不足以容纳新写入数据时，在设置了过期时间的键空间中，随机移除某个key。
• volatile-ttl：当内存不足以容纳新写入数据时，在设置了过期时间的键空间中，有更早过期时间的key优先移除。
总结
Redis的内存淘汰策略的选取并不会影响过期的key的处理。内存淘汰策略用于处理内存不足时的需要申请额外空间的数据；过期策略用于处理过期的缓存数据。

13. 缓存雪崩

缓存雪崩是指缓存同一时间大面积的失效，所以，后面的请求都会落到数据库上，造成数据库短时间内承受大量请求而崩掉。
解决方案
1. 缓存数据的过期时间设置随机，防止同一时间大量数据过期现象发生。
2. 一般并发量不是特别多的时候，使用最多的解决方案是加锁排队。
3. 给每一个缓存数据增加相应的缓存标记，记录缓存的是否失效，如果缓存标记失效，则更新数据缓存。

14. 缓存穿透

缓存穿透是指缓存和数据库中都没有的数据，导致所有的请求都落到数据库上，造成数据库短时间内承受大量请求而崩掉。
解决方案
1. 接口层增加校验，如用户鉴权校验，id做基础校验，id<=0的直接拦截；
2. 从缓存取不到的数据，在数据库中也没有取到，这时也可以将key-value对写为key-null，缓存有效时间可以设置短点，如30秒（设置太长会导致正常情况也没法使用）。这样可以防止攻击用户反复用同一个id暴力攻击
3. 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

15. 缓存击穿

缓存击穿是指缓存中没有但数据库中有的数据（一般是缓存时间到期），这时由于并发用户特别多，同时读缓存没读到数据，又同时去数据库去取数据，引起数据库压力瞬间增大，造成过大压力。和缓存雪崩不同的是，缓存击穿指并发查同一条数据，缓存雪崩是不同数据都过期了，很多数据都查不到从而查数据库。
解决方案
1. 设置热点数据永远不过期。
2. 加互斥锁，互斥锁