Redis 2023面试5题（一）

一、Redis是单线程还是多线程

在面试中，当被问到Redis是单线程还是多线程这个问题时，可以按照以下思路进行回答：

1. 首先，Redis的核心业务部分是单线程的，即命令处理部分是单线程的。
2. 然而，Redis也支持多路复用技术，例如使用多线程来处理多个客户端请求，以便提高并发性能。
3. 在Redis的版本迭代过程中，引入了多线程异步处理一些耗时较旧的任务，例如异步删除命令unlink，以及在核心网络模型中引入多线程，进一步提高对于多核CPU的利用率。
4. 总的来说，Redis在核心业务部分是单线程的，但是在辅助任务和处理多个客户端请求时使用了多线程。这主要是为了提高Redis的性能和可伸缩性。

补充说明：

• Redis 6.0版本之前的单线程指的是其网络I/O和键值对读写是由一个线程完成的，
• Redis6.0引入的多线程指的是网络请求过程采用了多线程，而键值对读写命令仍然是单线程处理的，所以Redis依然是并发安全的
• 也就是只有网络请求模块和数据操作模块是单线程的，而其它的持久化、集群数据同步等，其实是由额外的线程执行的

二、Redis6.0与之前版本有什么不同

Redis6.0相较于之前的版本主要有以下改进：

1. 支持模块系统：Redis6.0引入了模块系统，可以动态加载模块，使得Redis可以支持更多的数据类型和功能。
2. 支持Lua脚本：Redis6.0引入了Lua脚本语言，可以用于实现更复杂的业务逻辑。
3. 支持自动分区：Redis6.0引入了自动分区功能，可以将数据自动分布在多个Redis实例之间，提高可伸缩性和可靠性。
4. 支持集群：Redis6.0引入了集群功能，可以支持分布式存储和负载均衡，提高Redis的并发性能和可靠性。
5. 支持SSL连接：Redis6.0支持SSL连接，可以提供更加安全的数据传输保障。
6. 优化性能：Redis6.0对性能进行了优化，可以提高Redis的读写效率和稳定性。
7. 改进RDB和AOF格式：Redis6.0对RDB和AOF格式进行了改进，可以提高数据恢复的速度和完整性。

总之，Redis6.0相较于之前的版本在功能、性能、安全性和可伸缩性等方面都有所改进和提升。

三、Redis单线程为什么还这么快

Redis之所以能够以单线程的方式运行得如此快速，主要有以下几个原因：

1. 纯内存操作：Redis的所有数据都存储在内存中，避免了硬盘读写和网络传输等耗时的操作，因此能够快速地处理请求。
2. 高效的数据结构：Redis的数据结构是专门设计的，例如Hash和Set等数据结构都是在内存中以数组的方式存储，使得查找和操作都非常高效。
3. 单线程优势：由于Redis是单线程的，因此不需要进行线程切换和锁竞争等操作，避免了这些耗时的操作对性能的影响。
4. 非阻塞IO模型：Redis使用了非阻塞IO模型，使得其在处理客户端请求时不会阻塞其他操作的执行，从而提高了Redis的并发性能。

综上所述，Redis能够以单线程的方式运行得如此快速，主要是因为其纯内存操作、高效的数据结构、单线程优势和非阻塞IO模型等因素的综合作用。

四、Redis底层是如何使用跳表来存储的

Redis的底层使用跳表（SkipList）来存储数据，跳表是一种基于链表的数据结构，可以在链表的基础上增加多级索引，从而提高查询效率。Redis的跳表实现包括ZSET和ZORDERBYLENGHT命令。

具体来说，Redis的跳表实现包括以下几个部分：

1. 链表：Redis的链表是一个双向链表，每个节点包含一个有序的元素和一个指向下一个节点的指针。
2. 字典：Redis的字典是一个哈希表，用于存储跳表节点的索引。每个哈希表节点包含一个键值对，其中键是元素的值，值是跳表节点的指针。
3. 跳表：Redis的跳表是一个多级结构，每一级都包含一个链表和一个字典。每个节点在每一级中都有一个指针，指向该节点的下一个节点。

当进行插入或删除操作时，Redis会根据元素的值计算出该元素在跳表中的位置，然后将元素插入到相应的级别中。在进行查询操作时，Redis会从最高级的链表开始向下遍历，直到找到第一个大于等于查询元素的节点为止。

需要注意的是，Redis的跳表实现并不是严格按照SkipList的标准算法实现的，而是在SkipList的基础上进行了一些优化和调整，例如使用双向链表代替了单向链表，使用哈希表代替了每个节点都有的游标等。

如图：

查找32时：

• 首先从1开始找，大于 1 ，
• 向右找到25，大于 25，
• 向右找到100，小于100，
• 返回25向下找，大于 25，小于50，
• 继续向下找，大于25
• 向右找到32

五、Redis的key过期了，为什么内存没有释放

1. 有可能原来的key设置了过期时间，但修改key值后没有带上过期时间，导致key永远不过期

127.0.0.1:6379> SET  name tom EX 1000 
OK
127.0.0.1:6379> SET name jack 
OK
127.0.0.1:6379> ttl name
(integer) -1
127.0.0.1:6379> 

2. Redis的key过期了，内存并没有立即被释放，这可能是因为Redis正在执行一些未完成的写入或读取操作。
3. Redis 的 key 过期后，其对应的内存空间并不会立即被释放。可能是因为 Redis 使用了一种叫做“惰性删除”的策略来管理内存空间。
   具体来说，当一个 key 过期后，Redis 并不会立即将其从内存中删除。相反，它会将该 key 标记为“过期”，并在下一次垃圾回收时将其删除。这样可以避免频繁地进行内存回收操作，从而提高性能。

在实际使用中，如果需要立即释放过期的键，可以使用Redis提供的主动淘汰策略，例如volatile-ttl（默认值）和allkeys-lru等。这些策略会定期扫描内存中的键，并根据一定的规则将过期的键从内存中淘汰，从而释放内存空间