2.精通Redis—基础 Redis知识、进阶 Redis知识

精通 Redis — 基础 Redis知识

Redis从入门到精通

一、基础理论

简单介绍下 Redis？

• Redis 是一种基于 键值对 (key-value) 的 NoSQL 数据库，支持丰富的数据类型。
• Redis 将所有数据都存放在 内存 中，因此 Redis 的 读写性能 ⾮常出⾊，可以满足对 海量数据 的 快速读写 需求。

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Redis 有哪些特性 (为什么使用 Redis)？

• 高性能：Redis 将所有数据都存放在 内存 中，因此 Redis 的 读写性能 ⾮常出⾊。
• 丰富的数据类型: 支持 string，list，set，Zset，hash 等。
• 丰富的功能：提供了 数据缓存、数据持久化、消息队列 等功能。

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Redis 有哪些功能？

• 数据缓存
• 数据持久化
• 消息队列
• 分布式锁

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Redis 数据类型有哪些？

点击查看

• string(字符串)
• hash(哈希): string 类型的 字段(key) 和 值(value) 的映射表，通常用来存储对象使用。
• list(列表): string 类型的 列表; 一般用于 消息队列、缓存列表 等场景下。
• set(集合): string 类型的 无序集合，集合中不能出现重复的数据。
• zset(sorted set：有序集合): string 类型的 有序集合。

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Redis 的应用场景有哪些？

主要应用在 高并发 和 实时请求 的场景，例如：新浪微博

• string：缓存功能 (如粉丝数等)、计数
• hash：缓存用户信息、缓存对象
• list：消息队列、文章列表
• set：标签、共同关注
• zset：用户点赞统计、用户排序

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Redis 常用操作 (常用指令)？

Redis基础知识—基础知识、五大数据类型常用方法

Redis从入门到精通

Redis Key 常用命令查询

• keys: 查找所有符合给定模式 pattern 的 key (开发模式不推荐使用这个命令)
• set: 添加 string类型数据
• del: 删除给定的一个或多个 key
• expire: 为给定 key 设置 生存时间。
• exists: 检查给定 key 是否存在。
• move: 将当前数据库的 key 移动到给定的数据库 db 当中。

string命令: set、setx、get
List命令: lpush、lpop
Set命令: sadd、smembers
Hash命令: hset、hget

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Redis 为什么比 MySQL 速度快？

• 基于内存
• 采用单线程: 避免了 线程切换和竞争 产生的消耗。
• 基于⾮阻塞的IO多路复⽤机制
• 高性能数据结构：如 Hash、跳表 (可以实现二分查找的有序链表)。

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简单说⼀下 Redis中的 I/O多路复用技术？

Redis 单线程如何处理那么多的并发客户端连接]

• IO多路复用技术 是用 一个线程 来管理 多个连接 的技术，从而提高 并发处理能力。
• 只有一个 主线程 负责监听 连接请求，并把 新连接 加入到 事件列表 中。

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Redis为什么早期选择 单线程？

Redis 是基于 内存 的，CPU 一般不会成为 Redis 的瓶颈，Redis 的瓶颈最有可能是 内存的大小 或 网络限制。

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二、持久化

Redis 持久化有几种方式？

RDB：用 数据快照 的方式 半持久化存储。

• 数据安全性低。RDB 是间隔一段时间进行 持久化，如果持久化之间 Redis 发生故障，会发生 数据丢失。

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AOF: 是指所有的命令行记录以 Redis命令 的格式 完全持久化存储。

• AOF 文件比 RDB 文件大，且 恢复速度慢。
• 数据集大 的时候，比 RDB 启动效率低。

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RDB 和 AOF 如何选择？

• 如果想达到足够的 数据安全性，应该同时使用 两种持久化 功能。
• 如果可以接受 数分钟以内的数据丢失，那么可以只使用 RDB 持久化。

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Redis的数据恢复？

1. AOF持久化 开启且存在 AOF文件 时，优先加载 AOF文件。
2. AOF关闭 或 AOF⽂件不存在时，加载 RDB文件。
3. 加载 AOF/RDB文件 成功后，Redis 启动成功。
4. AOF/RDB文件 存在错误时，Redis启动失败 并 打印错误信息。

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三、缓存设计

什么是缓存击穿？怎么解决？

缓存击穿：⼀个并发访问量⽐较⼤的 key 在某个时间 过期，导致每次请求都要到数据库去查询。

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解决方案：

• 加锁更新：对该 key 加锁，查询数据库 并 更新缓存。
• 通过 异步 的⽅式 不断地刷新过期时间。

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什么是缓存穿透？怎么解决？

缓存穿透：查询 缓存 和 数据库 中都没有的数据，缓存 无法命中，导致每次请求都要到数据库去查询。

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解决方案：

• 缓存空值/默认值：在数据库不命中之后，把⼀个空对象或者默认值保存到缓存，之后再访问这个数据，就会从缓存中获取。
• 布隆过滤器：布隆过滤器⾥会保存 数据是否存在，可过滤掉 无效的 查询请求。

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什么是缓存雪崩？怎么解决？

缓存雪崩：缓存中 大量 数据到达 过期时间，或 缓存服务器 发生故障，导致每次请求都要到数据库去查询。

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解决方案：

• 尽量让 失效时间点 均匀分布。避免 缓存雪崩 的出现。
• 使用多个 缓存服务器，并做好 缓存备份。

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生产上 Redis内存 设置为多少比较合适？

Redis内存设置

• 由于 Redis 底层借鉴了 Hash算法，因此推荐将 Redis内存 设置为 物理内存 的 四分之三。(类似于 HashMap 的 加载因子=0.75？)
• 由于 内存碎片率 的存在， 实际消耗的内存 可能会比 maxmemory 设置的更大。

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怎么保证 缓存 和 数据库数据 的一致性？

根据 CAP理论，在保证 可⽤性 和 分区容错性 的前提下，⽆法保证 ⼀致性，所以缓存和数据库的绝对⼀致是不可能实现的，只能尽可能保存缓存和数据库的最终⼀致性。

• 先更新数据库，再删除缓存: 可以保证 数据一致性 的。
• 删除缓存 取代 更新缓存。

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怎么处理热key (访问频率高的key)？

• 把 热key 打散到 不同的服务器，降低压⼒。
• 加⼊ ⼆级缓存，提前加载 热key 数据到内存中，如果 redis宕机，⾛ 内存查询。

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缓存预热怎么做呢？

缓存预热：提前把 数据库 ⾥的数据刷到 缓存 ⾥。通常有这些⽅法：

• 直接写个 缓存刷新接口，上线时⼿动操作。
• 数据量不⼤时可以在项⽬启动的时候 ⾃动加载。

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使用过 Redis 做消息队列么，你是怎么用的？

使用 Redis 的 List 数据结构 可以实现 消息队列：

• 在 生产者端，可以通过向 队列尾部 添加消息的方式发布消息 (rpush)。
• 在 消费者端，可以通过从 队列头部 取出消息的方式消费消息 (lpop)；

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四、Redis运维

Redis报内存不足怎么处理？

Redis 内存不⾜ 有如下⼏种处理⽅式：

• 修改 配置⽂件 中的 maxmemory 参数，增加 Redis 可⽤内存。
• 也可以通过命令 set maxmemory，增加 Redis 可⽤内存。
• 修改 内存淘汰策略，及时释放内存空间。

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Redis 过期键的删除策略？

• 定期删除: 每 隔一段时间 程序就对数据库进行一次检查，删除里面的 过期键。
• 惰性删除: 放任键过期不管，获取键时 检查取得的键是否过期，过期则删除该键。

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Redis 数据 淘汰策略 有哪几种？

如果数据存满了，新数据存不进去, 则 redis 会执行 淘汰策略。(主要是 LRU算法)

• noeviction (默认策略)：对于 写请求 不再提供服务，直接 返回错误。
• allkeys-lru：从所有 key 中使用 LRU算法 进行淘汰（LRU算法：即 最近最少使用算法）。
• volatile-lru：从设置了 过期时间 的 key 中使用 LRU算法 进行淘汰。
• allkeys-random：从所有 key 中 随机淘汰数据。
• volatile-random：从设置了 过期时间 的 key 中 随机淘汰。
• volatile-ttl：在设置了 过期时间 的 key 中，淘汰 过期时间剩余最短 的。

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五、高可用

Redis 中的 主从复制 了解吗？

主从复制：是指将 主节点 (master) 中的数据，复制到其他的 从节点 (slave) 的过程。数据的复制是单向的，只能由 主节点 到 从节点。

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主从复制 的 作用：

• 故障恢复：当 主节点 发生故障时，可以由 从节点 提供服务，实现 快速的故障恢复。
• 负载均衡：通过 主从复制 技术可实现 读写分离，⼤⼤提⾼了 Redis 服务器 的 并发量。
  [主节点 (master) 处理 写操作，从节点 (slave) 处理 读操作，从而 分担服务器负载 ]。
• ⾼可用基石：主从复制 还是 哨兵 和 集群 功能的基础，因此说 主从复制 是 Redis ⾼可用 的基础。

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Redis主从有几种常见的拓扑结构？

根据 拓扑复杂性 可以分为以下三种：

• ⼀主⼀从：可提供 故障转移 服务。
• ⼀主多从：可提供 读写分离、故障转移 服务。
• 树状主从结构：通过引⼊ 复制中间层，可以降低 主节点 维护 从节点 的负担。

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主从复制存在哪些问题？

主从复制 虽好，但也存在 ⼀些问题：

• 主从复制 无法完成 自动故障转移。Redis Sentinel (哨兵) 可以解决这个问题。
• 主节点 的 写能⼒ 受到 单机的限制。
• 主节点 的 存储能⼒ 受到 单机的限制。

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第⼀个问题是 Redis 的 ⾼可用问题，第⼆、三个问题属于 Redis 的 分布式问题。

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Redis Sentinel (哨兵) 了解吗？

Redis Sentinel 由两部分组成，哨兵节点 和 数据节点：

• 哨兵节点： 哨兵节点 是特殊的 Redis 节点，不存储数据。
  [ 哨兵节点 对 数据节点 进⾏ 监控，当 主节点 发生故障 时，提供 自动故障转移 功能 。]
• 数据节点： 主节点 和 从节点 都是 数据节点；
  

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Redis Sentinel 自动故障转移 的流程？

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领导者Sentinel节点选举了解吗？

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Redis 使⽤了 Raft算法 实现领导者选举，⼤致流程如下：

• 1.Sentinel节点 确认 主节点 下线的时候，会向其他 Sentinel节点 发送命令， 要求将⾃⼰设置为 领导者。
• 2.每个 Sentinel节点 都只能 投出一票。
• 3.如果该 Sentinel节点 发现⾃⼰的 票数 已经⼤于等于 max(quorum, num(sentinels)/2+1)，那么它将成为 领导者。
• 4.如果此过程没有选举出领导者，将进⼊ 下⼀轮选举。

注：正常情况下，最先确认 master 客观下线的 Sentinel节点，就会成为 执行故障转移 的 leader。

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Redis 集群了解吗？

Redis集群 由多个 节点(Node) 组成，集群中的节点分为 主节点 和 从节点。

• 主节点：负责读写请求和集群信息的维护。
• 从节点：只进行主节点数据和状态信息的复制。

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Redis 集群 有两大特性：

• 数据分区： 数据分区 是集群 最核⼼ 的功能。集群 将数据分散到 多个节点。
• ⾼可用： 集群⽀持 主从复制 和主节点的 ⾃动故障转移 (与哨兵类似)，当任⼀节点发⽣故障时，集群仍然可以对外提供服务。
  

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Redis 集群 数据分区 的好处？

• Redis 存储能力 突破了 单机 的限制，存储容量 ⼤⼤增加；
• 每个 主节点 都可以对外提供 读服务 和 写服务，⼤⼤提⾼了 Redis 服务器 的 并发量。(Redis集群 中只有主节点，没有从节点)。

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