面试题之Redis常见问题（含解答）

Redis 在面试过程中比较常见的面试题

一、Redis 有几种数据类型和各自的使用场景？

• 数据类型有五种：

  1. 字符串（string）类型，内部结构一个带长度信息的字节数组
  2. 散列哈希（hash），底层数据格式（两个Hashtable，只有其中一个才有值）
  3. 列表（list），按插入的顺序排序的字符串集合，基本是链表（quicklist（当数据量多的时候才会变成），ziplist(压缩列表)）
  4. 集合（set） ，无序但是不能重复
  5. 有序集合（sorted set,也称zset），有序不能重复

• 使用场景

  string ： key - value ,结构方式，存储一一对接使用比较多,可以注意访问统计，单个字符串不得超过512MB；
  hash : 存储用户性别、年龄等跟用户ID绑定存储
  list: 消息队列，数据对象
  set:统计，共同好友等
  zset:排行榜、取前几名、权重的消息队列

二、Redis 的过期策略、内存淘汰机制了解吗？

• Redis的过期策略：定期删除和惰性删除

  定期删除：

  给Redis的key 设置有一个过期时间，到期后，key删除。大批量的数据在同一时间内过期失效，会导致缓存穿透或者是缓存雪崩等系列问题。

  惰性删除：

  数据到达过期时间，但是不立即做处理。等下次访问该数据时，在判断过期与否，没则返回数据，否则返回不存在并删除数据。
  节约CPU性能，过期之后再删除，缺点是：内存压力大，长期占用内存。

  参考：定期删除、惰性删除、定期删除

• 内存淘汰机制

  淘汰机制分为6种，默认方式是：noeviction

  1.noeviction 默认内存淘汰机制，当达到内存最大值后，对于写请求不在提供服务，直接返回错误（DEL请求和部分特殊请求除外）
  2. allkeys-lru : 尝试回收最少使用的键（LRU），使得新添加的数据有空间存放
  3. volatile-lru： 尝试回收最少使用的键（LRU），但仅限在过去集合的键，使得有空间存在新的键
  4. allkeys-random: 回收随机的键使得新添加的数据有空间存放
  5. volatile-random：回收随机的键，但是仅限于在过期集合的键
  6. volatile-ttl: 回收在过期集合的键，并且优先回收存活时间（TTL）简短的键，释放空间。

• 回收进程工作机制

  1.客户端运行新的指令，添加了新的数据
  2.Redis检查内存情况，如果大于maxmemory的限制，则根据定好的策略进行回收
  3.一个新的命令执行等等
  4.不断地穿越内存限制的边界，通过不断到达边界然后不断回收到边界以下。

三、Redis 的持久化了解吗？

• redis 提供了不同级别的持久化方式

  1. RDB（）快照方式，能够在指定的时间间隔对数据进行快照存储
  2. AOF（）文件记录，记录每次对服务器写的操作，当服务器重启的时候会重新执行这些命令来恢复原始的数据，AOF命令以Redis协议追加保存每次写的操作到文件末尾。Redis可以对AOF文件进行后台重写，使得AOF文件的体积不至于过大

• 持久化配置

  1. RDB快照持久化配置（默认持久化方式，可自行将Redis配置文件（xxx.config）打开配置）

  save 900 1 在900s(15m)之后， 如果至少1个key发生变化，则dump内存快照
  save 300 10 在300s(5m)之后， 如果至少10个key发生变化，则dump内存快照
  save 60 10000 在60s(1m)之后 ， 如果至少10000个key发生变化，则dump内存快照

  2. AOF 文件持久化配置

  appendfsync always 每次有数据修改发生时都会写入AOF文件
  appendfsync everysec 每秒同步一次
  appendfsync no 不同步，高效但是数据不会被持久化

  3. RDB 和 AOF 两者的优缺点

  • RDB：

  优点：
  1. RDB 是非常紧凑的文件，保存了某个时间点的数据集，非常适用数据的备份。
  2. RDB 是紧凑单一文件，方便传输到一个数据中心，很实用于灾难恢复。其中一个出现问题，利用备份文件快速恢复发生灾难数据
  3. RDB保存文件是，父进程唯一做的是fork出一个子进程，后面的工作由子进程去完成，父进程不需要再做其他IO操作，所以RDB持久化方式可以最大化redis的性能
  4. AOF 相比，恢复大的数据集时，RDB快照方式会更快一些
  缺点：
  1. 如果希望Redis 意外停止工作清下丢失的数据最少的话，不适用RDB；save 的时间是间隔的，某个时间段在可能因为断电导致数据丢失
  2. RDB 经常fork子进程进行保存数据到磁盘，当数据集比较大的时候，fork的过程是非常耗时的，可能会导致一些毫秒级内不能响应。

  • AOF：

  优点：
  1. AOF 方式，可以让Redis更持久，可以使用不同的fsync策略，无fsync，每秒fsync，每次写的时候fsync，使用默认的每秒fsync策略，Redis的性能依然很好，出现故障，你最多会丢失1秒的数据
  2. AOF 文件是一个进行追加的日志文件，所以不需要写入seek，即使由于某些原因（磁盘空间已满，写的过程中宕机等等）未执行完整的写入命令，可以使用Redis-check-aof
  工具修复这些文件
  3. Redis 可以在AOF 文件体积变的很大的时候，自动地在后台对AOF进行重写；重写后的新AOF文件包含了恢复当前数据集所需的最小命令集合。过程是绝对安全的，因为Redis在创建新的AOF
  文件的过程中，会继续追加现有的AOF文件，即使停机，现有的AOF文件也不会丢失。新的AOF文件创建完后，Redis
  就会从旧的AOF切换到新的AOF，并对新的AOF 文件追加操作。
  4. AOF 文件有序的保存了对数据库执行的所有写入操作，写入按照Redis的协议保存，因此AOF文件容易被人读懂，对文件解析也轻松。导出AOF同样简单（export指令）
  缺点：
  1. 对于相同的数据集来说，AOF 文件的体积通常比RDB快照方式的体积大的多
  2. 根据fsync的使用策略，AOF 的速度可能会慢于RDB

4. 选择方式：

1. 如果想要达到PostgreSql 的数据安全性，可以使用两种方式
2. 对数据安全，可以承受数分钟以内的数据丢失，那么可以只是用RDB 的save 方式策略

四、Redis 的集群方式了解吗？

高可用集群方式; 主从复制、哨兵模式（sentinel）、Redis cluster（节点）

• 主从复制

  逻辑流程：

  1.从服务器向主服务器发起sync 或者psync命令
  2. 主服务器执行BGsave 命令，生成.rdb文件，并使用缓存区记录从现在的所有写命令
  3. rdb.文件生成后，主服务器会将其发送给从服务器
  4. 从服务器载入rdb文件，将自己的数据库状态同步更新为主服务器执行的bgsave 命令时的状态
  5. 主服务器将缓存区的所有命令发送从服务器将执行这些命令，数据库状态同步为主服务器的最新的状态

• 哨兵模式
  哨兵的主要三大作用：监控、通知、故障转移

  1. 监控

     同步各个节点的状态信息
     获取各个哨兵的状态（是否在线）
     获取master的状态属性
     获取从节点的状态信息

  2. 通知

     哨兵在检查master时报告master的状态信息，并将结果通知到其他哨兵

  3. 故障转移

     3.1 在哨兵检查到master 宕机，将结果通知其他哨兵,并将状态修改为s-down
     3.2 哨兵同步的数据信息中，master宕机了，其他哨兵都会再次向master 发消息，去确认是否跟同步的消息是正确的，如果正确，则会将master的状态修改为o-down
     3.3 此时哨兵需要选择一个负责将故障转移的哨兵,哨兵内部竞选，当票数超过一半了，那就是这哨兵当选
     3.4 当选哨兵，则需要负责挑选新的master；过程条件是：选择在线的slave ，响应快的、与master的交互的时间最近的、优先级、偏移量，runID要小的。
     3.5 将新的master更换信息，slave 节点的master更换最新的数据信息，各个主从节点和哨兵都更新最新的数据，如此往返。老的master上线后，也只能以从节点的方式登入。

• 节点（Redis cluster）
  Redis 在3.0后加入了cluster模式，它采用的是去无心节点方式实现，集群将会通过分片方式保存数据库的键值对。
  1.节点：

  一个Redis集群中会有多个节点组成，节点相互连接、保存自己和其他节点的信息，使用gossip 协议交换相互的状态、以及保存新加入的节点信息。

  2.数据分析

  数据库被分为16384个哈希槽，每一个键都属于16384个槽中的一个，集群的每个节点可以有0个或者16384个

  3.设置槽指派

  命令： 127.0.0.1:6380> ClUSTER addslot 1 2 3 4 5
  ，将1，2,3,4,5号槽指定本地端口6380的节点负责。