分布式缓存Redis常见面试题

1.简单说一下Redis Cluster集群模式？

Cluster是redis 3.0推出，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。Cluster数据分片的算法有哈希取模、范围分片、一致性Hash分区，Redis集群预分好16384个槽，当需要在Redis集群中放置一个key-value时，根据key的检验算法跟槽位取模，然后确定放置在哪个槽位。官方推荐6个节点，三主三从，主节点会自动分配，不是人工指定，主节点故障后，从节点会替换主节点。

2.说下Redis key的八种淘汰策略？

• volatile-lru：最近最少使用算法，从设置了过期时间的key中选出空转时间最长的键对其进行清除。

• volatile-lfu：最近不常用算法，从设置了过期时间的键中选择某段时间之内使用频次最小的键清除。

• volatile-ttl：从设置了过期时间的键中选择过期时间最早的键对其清除。

• volatile-random：从设置了过期时间的key中，随机进行清除

• allkeys-lru：最近最少使用算法，从所有的key中选出空转时间最长的键对其清除。

• allkeys-lfu：最近不经常使用算法，从所有的key中选出某段时间内使用频次最少的键值对其清除。

• allkeys-random：所有键中，随机选择键进行删除。

• noeviction：不做任何处理。

3.Redis key的过期策略？

• 定期删除：隔一段时间就会随机抽取一些设置了过期时间的key，检查是否已经过期，如果过期了就会删除，但是定期删除可能会导致很多过期的key到了时间但是还没有被删除。

• 惰性删除：当用户尝试的去访问它时，key会被发现并发现过期，惰性删除算法就会删除key。

• 定时删除：创建一个定时器，当key设置有过期时间，且过期时间到达时，由定时器任务立即执行对键的删除操作， 但是对CPU的消耗会特别大。

4.说一说Redis的持久化方式？

• Redis的持久化方式，分为两种RDB和AOF方式。

• RDB：在指定的时间间隔内将内存中的数据集快照写入磁盘，默认的文件名为dump.rdb。save 900 5表示在900s内持久化5个key。文件紧凑，全量备份，适用于备份和灾难恢复。

• AOF：追加文件的方式，以独立日志的方式记录每次写的命令，重启时重新执行AOF中的命令达到恢复。appendonly yes 开启aof持久化方式，默认是不开启的。默认文件名appendonly.aof，aof一共三种同步方式：appendfsync always（每次修改数据都会写入aof文件），appendfsync everysec（每秒同步一次），appendfsync no（从不同步），当AOF文件越来越大的时候会重写和压缩。

• Redis4.0开启rdb和aof一起使用，直接将rdb持久化的方式来操作，将二进制的内容覆盖到aof文件中，写的话还是继续append追加到文件原始命令，等下次文件过大的时候再次rewrite。

5.Redis常见的数据结构有哪些？它们都有哪些作用？

• String类型可以用作图形验证码，设置过期时间，可以做一些热点数据的使用，还可以实现分布式锁。

• List类型可以做昨日热销榜单，不是实时的，由后台定时计算，0点更新榜单。

• Set类型可以作为大数据下用户标签的去重，关注、共同好友等，用Set的交集、并集、差集处理。

• Hash类型可以用作购物车实现，大Map->BoundHashOperations。

• SortedSet类型可以用作电商热销实时榜单，用户游戏积分排名，IT视频热销榜单等。

6.Redis怎末实现分布式锁？

• Redis实现分布式锁用String类型来做分布式锁的设置。

• 分布式锁的核心是保证同一时间，只能有一个client对共享资源进行操作。

• 背景就是优惠券领取次数限制、商品库存超卖。

• 设计分布式锁的时候主要要注意两点，第一就是在加锁的时候，保证加锁的原子性，也就是说在Redis中设置一个Key并且带有过期时间，这一步的操作是原子性的，第二就是在释放锁的时候，保证线程释放的是自己的锁。所以在加锁的时候采用redisTemplate中的opsFosValue().setIfAbsent()方法，加锁设置过期时间。那么保证了加锁的原子性，还要保证在释放锁的时候不会因为业务逻辑的执行慢，A线程的锁过期了，而删掉了B线程的锁。所以在释放锁所资源的时候判断一下是不是自己加的锁，value存储当前线程的唯一标识。删除的时候也是采用Lua脚本+redis保证删除的原子性。

7.说一说Redis主从复制的原理？

刚连接时，从节点回向主节点发送一个sync指令，master服务器会开启一个后台进程开始给从服务器同步数据，同步的是rdb文件，从服务器将rdb文件保存在磁盘并通过取该文件将数据读到内存，在此之后，master会将同步期间缓存的命令通过AOF的方式给slave服务器，然后slave将这些命令依次作用在自己的服务器上，和主服务器保持一致。

8.什么是缓存击穿、缓存穿透和缓存雪崩？

• 缓存击穿：某个热点key失效，缓存中没有但是数据库中有数据，假如某个key是热点数据，那个key在缓存过期的那一刻，同时有大量的请求，这些请求都会击穿到DB上，造成DB请求量增大。

  • 解决办法：设置热点key不过期，定时任务更新缓存或者设置互斥锁，当请求过来时，发现缓存不存在数据时，就给当前请求加锁，后面的请求等待或者返回，当从数据库中拿出来放到缓存中时，就可以释放锁资源。

• 缓存雪崩：多个热点key缓存失效，大量的key设置了相同的过期时间、导致缓存在同一时间全部失效，造成瞬时DB请求量大、压力剧增。

  • 解决办法：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或者设置热点数据永不过期。

• 缓存穿透：查询不存在的数据，由于缓存没有命中，DB也没有命中，给DB造成压力。

  • 解决办法：增加接口层校验或者缓存和数据库都没有找到将一个-1缓存到redis中，防止这个key一直被攻击。