redis面试

0.思维导图

1. redis的数据类型♥♥♥

redis有五种数据类型，包括string,list,set,hash,zset;string就类似于java中的字符串，list就类似于Java中的列表，可以存放重复的元素，set就类似于java中的hashset，不能存放重复的元素，hash就类似于Java中的hashMap，存放键值对元素，zset是一个有序集合，每个元素都会有一个score，按照score来进行排序。

2. zset的底层实现♥♥

• 它有两种实现方式：一个是压缩列表，还有一种是字典加上跳跃表
  • 压缩列表使用紧挨在一起的几点来保存元素和score，第一个节点保存元素，第二个节点保存score，压缩列表的元素按score从小到大排序。
    • 它的使用需要满足两个条件，否则就使用字典加跳跃表：元素个数小于128个，元素长度小于64字节
  • 跳跃表是一种可以进行二分查找的有序链表。原理就是在原有的有序链表上面增加了多级索引，通过索引来实现快速查找；

3. BitMaps

4. HyperLogLog

5. redis的持久化方案♥♥♥

• RDB（默认的持久化方式）：定期保存数据快照至一个rdb文件中，并在启动时自动加载rdb文件，恢复之前保存的数据。

• AOF：把每一个写请求都记录在一个aof文件中，并且在启动时，会把aof文件中记录的所有写操作顺序执行一遍，确保数据恢复到最新。

• 区别：RDD效率更高，因为它是直接将Redis的最新数据完整的保存下来，但如果Redis中存储的数据量比较大时，也会有一定的性能消耗，因为它需要创建额外的进程来进行数据的持久化，所以要制定合理的策略；而AOF效率相对RDB要低一些，因为它会将历史的写操作都执行一遍来进行恢复，同时在执行写操作的时候也会将每一个指令存储下来，当我们对数据的安全性要求较高的时候，可以考虑AOF

• 扩展1：数据量较大时进行快照，用时相对会比较长。如果服务器这个期间收到写请求，那么就不能保证快照的完整性。那么Redis是如何做的？

  • Redis使用的是操作系统提供的写时复制技术，在执行快照的时候，正常处理写操作。【如果主线程要修改一块数据，这块数据就会被复制一份，生成该数据的副本，此时主线程在该副本上进行修改，fork的子线程继续把原来的数据写入RDB文件中】

• 扩展2：在进行RDB快照的过程中，发生服务崩溃了怎么办？

  • 在快照操作过程中不能影响上一次备份的数据，将上一次完整的RDB快照文件作为恢复内存的参考

6. 缓存穿透，缓存击穿，缓存雪崩♥♥♥

• 在应用程序和mysql数据块之间建立一个中间层：redis缓存，通过redis缓存可以有效减少查询数据库的时间消耗，但是引入redis又有可能出现缓存穿透，缓存击穿，缓存雪崩等问题
• 缓存穿透：key在缓存和数据源都没有，那么所有的请求都会去查询数据源，压垮数据源
  • 解决：
    • 当查询不存在时，也就空保存在缓存中【key-null】
    • 采用布隆过滤器，将所有可能存在的数据hash到一个足够大的bitmap中，一个一定不存在的key会被这个bitmap拦截掉，从而避免了对数据源的查询压力。
• 缓存击穿：key在数据源中有，在缓存中没有，通常时缓存过期了，这时候大量的并发就会全部去请求数据源，导致数据源瘫痪
  • 解决：使用互斥锁，利用setnx来实现该功能，因为当Key不存在的时候，它才会设置一个Key
• 缓存雪崩：当缓存服务器重启或者大量key缓存集中在某一个时间失效，这时候给数据源的压力也非常大
  • 解决：为key设置不同的缓存失效时间。

7. redis实现分布式锁♥

  锁是一种常用的并发控制机制，用于保证一项资源在任何时候只能被一个线程使用，如果其他线程也要使用同样的资源，必须排队等待上一个线程用完。

  上面说的锁指的是程序级别的锁，例如java语言中的synchronized和ReentrantLock在但应用中使用不会有任何问题，但如果放到分布式环境下就不适用了，这个时候我们就要使用分布式锁。分布式锁比较好理解就是用于分布式环境下并发控制的一种机制，用于控制某个资源在同一时刻只能被一个应用所使用。

分布式锁比较常见的实现方式有三种：

• Memcached实现的分布式锁：使用add命令，添加成功的情况下，表示创建分布式锁成功。
• Zookeeper实现的分布式锁：使用Zookeeper顺序临时节点来实现分布式锁。
• Redis实现的分布式锁
  • 使用setnx，如果创建成功则表名次锁创建成功，否则代表这个锁已经被占用，创建失败。
  • setnx lock true 创建锁
  • del lock 释放锁
  • setnx的问题：setnx虽然可以成功创建分布式锁，但存在一个问题，如果此程序在创建了锁之后，程序异常退出了，那么这个锁将永远不会被释放，就造成了死锁问题
    • 使用set命令来设置分布式锁，并设置超时时间，而且set命令可以保证原子性：set lock true ex 30 nx