# 技术栈知识点巩固——Redis

Posted MarlonBrando1998

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了# 技术栈知识点巩固——Redis相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

技术栈知识点巩固——Redis

Redis有哪些优缺点？为什么要用 Redis ？

优点

  • 读写性能优异（数据操作在内存中）

  • 支持数据持久化，支持AOF和RDB两种持久化方式。

  • 支持事务，Redis的所有操作都是原子性的，同时Redis还支持对几个操作合并后的原子性执行。

  • 数据结构丰富，除了支持string类型的value外还支持hash、set、zset、list等数据结构。

  • 支持主从复制，主机会自动将数据同步到从机，可以进行读写分离。

缺点

  • 数据库容量受到物理内存的限制，不能用作海量数据的高性能读写，因此Redis适合的场景主要局限在较小数据量的高性能操作和运算上。

  • Redis 不具备自动容错和恢复功能，主机从机的宕机都会导致前端部分读写请求失败，需要等待机器重启或者手动切换前端的IP才能恢复。

  • 主机宕机，宕机前有部分数据未能及时同步到从机，切换IP后还会引入数据不一致的问题，降低了系统的可用性。

  • Redis 较难支持在线扩容，在集群容量达到上限时在线扩容会变得很复杂。为避免这一问题，运维人员在系统上线时必须确保有足够的空间，这对资源造成了很大的浪费。

Redis用过哪些数据类型，每种数据类型的使用场景

  • String：最大能存储512M，key-value缓存，常规计数

  • List：任务执行日志，列表的存储，可以进行List的追加，分页等操作

  • Set：元素不可重复，可以计算集合的交集，并集，差集

ZSet的常用命令

  • zadd：使用zset存储结构
zadd score 89 张三
zadd score 90 李四
zadd score 100 王五
zadd score 99 张三
zscore score 张三
  • zrevrank：排序查看
> zrevrange score 0 1 withscores
王五
100
张三
99
  • zincrby：命令格式：zincrby 排行榜名称 分数增量 玩家标识

Redis缓存穿透、缓存雪崩和缓存击穿原因

  • 缓存穿透：某个key的缓存会经常查询，有很高的并发一直在访问，如果该缓存失效，当从redis中取值的时候，会去查数据库。解决方法是对热门的key过期时间可以设置长一点。
  • 缓存雪崩：在某一个时间段，缓存集中失效，导致全部请求去查数据库，是整个服务瘫痪。对于缓存雪崩问题可以使用集群部署，在设置key过期的时候可以设置一个随机值，不要在同一个时间点同时过期。可以使用双缓存策略，原始缓存和备用缓存，原始缓存失效时候，访问备用缓存，备用缓存失效时间可以设置长点。

如何使用Redis来实现分布式锁

  • 查询Redis中对应key的value是否存在，如果存在则表示当前key被占用，如果为空则可以设置一个随机值进行获取锁的操作。
  • 使用命令SETNX：
# 结果为 1 则表示获取锁成功
setnx test 张三
1
# 结果为 0 则表示获取锁失败
> setnx test 张三
0
# 释放锁
del test
0
  • 使用Redission实现加锁操作

Redis 持久化机制

RDB

RDB快照是某个时间点的一次全量数据备份，是二进制文件，在存储上非常紧凑。通过save命令手动触发或者配置自动触发。

特点

  • RDB文件小，RDB文件中直接存储的是内存数据速度比较块。

  • RDB无法做到实时持久化

AOF

特点

  • AOF日志是持续增量的备份，是基于写命令存储的可读的文本文件。
  • AOF生成的日志文件较大，需要不断AOF。

如何选择合适的持久化方式

  • 在单机环境下，如果可以接受十几分钟或更多的数据丢失，选择快照持久化对Redis的性能更加有利；如果只能接受秒级别的数据丢失，应该选择AOF。

Redis持久化数据和缓存怎么做扩容？

  • 如果Redis被当做缓存使用，使用一致性哈希实现动态扩容缩容。
  • 如果Redis被当做一个持久化存储使用，必须使用固定的keys-to-nodes映射关系，节点的数量一旦确定不能变化。否则的话(即Redis节点需要动态变化的情况），必须使用可以在运行时进行数据再平衡的一套系统，而当前只有Redis集群可以做到这样。

Redis主从复制、哨兵、集群模式

  • Redis集群使用详见博客：https://blog.csdn.net/qq_37248504/article/details/113861502

为什么要用redis？为什么要用缓存，在哪些场景使用缓存

  • 使用Redis降低系统数据库的访问量，减小数据库的压力。使用缓存可以减少数据库的压力，提高系统的响应速度。
  • 缓存使用场景：查询结果变化较少的情况。

如何解决 Redis 的并发竞争Key问题

使用 watch

  • watch 命令可以方便的实现乐观锁。需要注意的是，如果你的 使用了数据分片的方式，那么这个方法就不适用了。

使用分布式锁

  • 使用相关的Redis操作API获取分布式锁，对操作加锁操作。

使用队列处理请求

把需要处理的数据放在队列中一个一个处理。

Redis为什么是单线程的，为什么单线程还这么快？

  • 基于内存，绝大部分请求是纯粹的内存操作，非常快速。数据存在内存中。
  • 采用单线程，避免了不必要的上下文切换和竞争条件，也不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗 CPU。

如何保证缓存与数据库双写时的数据一致性?

  • 读数据的时候先读取缓存，缓存没有的话就读数据库，取出数据放到缓存。
  • 更新的时候先删除缓存，在更新数据库。
  • 将读取数据和更新缓存的操作根据唯一标识放到队列中，如果发现内存中已经有一个，则轮询查看缓存是否有数据，若一段时间后还是没有数据则直接查询数据库值并返回。

redis的list结构相关的操作

  • List：是一个字符串链表，key存在链表添加内容，key不存在创建链表

  • Lpush：先进后出，在列表头部插入元素

  • Rpush：先进先出，在列表的尾部插入元素

  • Lrange：根据索引，获取列表元素

  • Lpop：获取列表的第一个元素

  • Rpop：获取列表的最后一个元素

  • Lindex：根据索引，取出元素

  • Llen：链表长度，元素个数

Reids的主从复制机制原理

  • Redis的主从复制机制是指可以让从服务器能精确复制主服务器的数据，

  • 一个master可以有多个slave节点

  • slave之间可以互相同步。

  • 可以用于读写分离和恢复丢失的数据需要手动配置主从节点，假如主从节点挂了，需要重新定义主节点。

Redis 一个字符串类型的值能存储最大容量是多少？

  • 一个字符串类型键允许存储的数据的最大容量是512M

为什么Redis的操作是原子性的，怎么保证原子性

  • 一个操作不可以再分，操作要么执行，要么不执行。

  • Redis的操作之所以是原子性的，是因为Redis是单线程的。

Redis和Redisson有什么关系

  • Redission是一个基于分布式环境下具有分布式锁的redis客户端
<!-- redisson -->
<dependency>
    <groupId>org.redisson</groupId>
    <artifactId>redisson</artifactId>
    <version>3.5.0</version>
</dependency>

Redis中的管道有什么用

​ 当频繁的存储获取Redis数据库中的数据时，可以使用Redis的管道功能，将多个相互没有依赖关系的读写操作，放到队列中，使用管道对象一次性执行，可以很大程度上减少与数据库建立TCP连接的性能损耗。

Redis事务

  • MULTI ：开启事务，redis会将后续的命令逐个放入队列中，然后使用EXEC命令来提交事务。
  • EXEC：执行事务中的所有操作命令。
  • DISCARD：取消事务，放弃执行事务块中的所有命令。
  • WATCH：监视一个或多个key,如果事务在执行前，这个key(或多个key)被其他命令修改，则事务被中断，不会执行事务中的任何命令。
  • UNWATCH：取消WATCH对所有key的监视。

Redis事务相关命令

  • MULTI ：开启事务，redis会将后续的命令逐个放入队列中，然后使用EXEC命令来原子化执行这个命令系列。
  • EXEC：执行事务中的所有操作命令。
> 127.0.0.1@6379 connected!
> set keyone "张三"
OK
> set keytow "李四"
OK
> multi
OK
> set keyone "王五"
QUEUED
> set keytow "test"
QUEUED
> exec
OK
OK
  • DISCARD：取消事务，放弃执行事务块中的所有命令。
  • WATCH：监视一个或多个key,如果事务在执行前，这个key(或多个key)被其他命令修改，则事务被中断，不会执行事务中的任何命令。
  • UNWATCH：取消WATCH对所有key的监视。

Redis事务的三个阶段

  • 事务开始 MULTI

  • 命令入队

  • 事务执行 EXEC

  • 事务执行过程中，如果服务端收到有 EXEC、DISCARD、WATCH、MULTI 之外的请求，将会把请求放入队列中排队

Redis事务保证原子性吗，支持回滚吗？

  • Redis中，单条命令是原子性执行的，但事务不保证原子性，且没有回滚。事务中任意命令执行失败，其余的命令仍会被执行。

Redis事务隔离性

  • Redis 是单进程程序，并且它保证在执行事务时，不会对事务进行中断，事务可以运行直到执行完所有事务队列中的命令为止。因此，Redis 的事务是总是带有隔离性的。

Redis key的过期时间和永久有效设置

  • EXPIRE ：EXPIRE key seconds

​ 设置一个key在当前时间seconds(秒)之后过期。返回1代表设置成功，返回0代表key不存在或者无法设置过期时间。

  • PEXPIRE ：PEXPIRE key milliseconds

​ 设置一个key在当前时间milliseconds(毫秒)之后过期。返回1代表设置成功，返回0代表key不存在或者无法设置过期时间。

  • PERSIST ：PERSIST key

​ 移除key的过期时间，将其转换为永久状态。如果返回1，代表转换成功。如果返回0，代表key不存在或者之前就已经是永久状态。

Redis回收算法

一个Redis实例最多能存放多少的keys？List、Set、Sorted Set他们最多能存放多少元素？

  • 一个Redis实例最多能存放理论上2的32次方个keys

  • String：最大512MB

  • List： 2^32-1个数据

  • Set： 2^32-1个数据

  • Hash：2^32-1个键值对

  • Sorted set：与Sets类型类似，没有明确说明。应该也是2^32-1个数据

为什么要用Redis 而不用 map/guava 做缓存?

  • Map和Guaua使用的是本地缓存，应用重启缓存丢失。生命周期随着jvm的销毁而结束，并且在多实例的情况下，每个实例都需要各自保存一份缓存，缓存不具有一致性。

  • Redis 可以实现分布式的缓存，Map 只能存在创建它的程序里。

  • Redis可以实现持久化、可以缓存大量的数据，Redis缓存功能更加强大。

用 Redis 统计独立用户访问量

方法1

  • 使用hset和hlen命令
> HSET key field value
1
> HLEN key
1

Redis 全局命令

命令作用
keys *查看所有键
dbsize查看键总个数
exists key检查 key 是否存在
delete key删除某些键
expire key seconds设置过期时间
type key获取键的数据结构类型

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