Redis学习---面试基础知识点总结

Posted 2021-01-03 ftl1012

【学习参考】

https://www.toutiao.com/i6566017785078481422/

https://www.toutiao.com/i6563232898831352323/

0.redis是什么？

redis是nosql(也是个巨大的map) 单线程，但是可处理1秒10w的并发（数据都在内存中）

使用java对redis进行操作类似jdbc接口标准对mysql，有各类实现他的实现类，我们常用的是druid

其中对redis，我们通常用Jedis(也为我们提供了连接池JedisPool)

在redis中,key就是byte[](string)

redis的数据结构(value):

String,list,set,orderset,hash

每种数据结构对应不同的命令语句~

1.redis怎么使用？

先安装好redis，然后运行，在pom文件中引入依赖，在要使用redis缓存的类的mapper.xml文件配置redis的全限定名。引入redis的redis.properties文件（如果要更改配置就可以使用）

2.应用场景:

String :

1存储json类型对象,2计数器,3优酷视频点赞等

list(双向链表)

1可以使用redis的list模拟队列,堆,栈

2朋友圈点赞(一条朋友圈内容语句,若干点赞语句)

规定:朋友圈内容的格式:

1,内容: user:x:post:x content来存储;

2,点赞: post:x:good list来存储;(把相应头像取出来显示)

hash(hashmap)

1保存对象

2分组

2

3.为什么redis是单线程的都那么快？

1.数据存于内存

2.用了多路复用I/O

3.单线程

5.redis也可以进行发布订阅消息吗？

可以，（然后可以引出哨兵模式（后面会讲）怎么互相监督的，就是因为每隔2秒哨兵节点会发布对某节点的判断和自身的信息到某频道，每个哨兵订阅该频道获取其他哨兵节点和主从节点的信息，以达到哨兵间互相监控和对主从节点的监控）和很多专业的消息队列系统（例如Kafka、RocketMQ）相比，Redis的发布订阅略显粗糙，例如无法实现消息堆积和回溯。但胜在足够简单。

6.redis能否将数据持久化，如何实现？

能，将内存中的数据异步写入硬盘中，两种方式：RDB（默认）和AOF

RDB持久化原理：通过bgsave命令触发，然后父进程执行fork操作创建子进程，子进程创建RDB文件，根据父进程内存生成临时快照文件，完成后对原有文件进行原子替换（定时一次性将所有数据进行快照生成一份副本存储在硬盘中）

优点：是一个紧凑压缩的二进制文件，Redis加载RDB恢复数据远远快于AOF的方式。

缺点：由于每次生成RDB开销较大，非实时持久化，

AOF持久化原理：开启后，Redis每执行一个修改数据的命令，都会把这个命令添加到AOF文件中。

优点：实时持久化。

缺点：所以AOF文件体积逐渐变大，需要定期执行重写操作来降低文件体积，加载慢

7.主从复制模式下，主挂了怎么办？redis提供了哨兵模式（高可用）

何谓哨兵模式？就是通过哨兵节点进行自主监控主从节点以及其他哨兵节点，发现主节点故障时自主进行故障转移。

8.哨兵模式实现原理？（2.8版本或更高才有）

1.三个定时监控任务：

1.1 每隔10s，每个S节点（哨兵节点）会向主节点和从节点发送info命令获取最新的拓扑结构

1.2 每隔2s，每个S节点会向某频道上发送该S节点对于主节点的判断以及当前Sl节点的信息，

同时每个Sentinel节点也会订阅该频道，来了解其他S节点以及它们对主节点的判断（做客观下线依据）

1.3 每隔1s，每个S节点会向主节点、从节点、其余S节点发送一条ping命令做一次心跳检测(心跳检测机制)，来确认这些节点当前是否可达

2.主客观下线：

2.1主观下线：根据第三个定时任务对没有有效回复的节点做主观下线处理

2.2客观下线：若主观下线的是主节点，会咨询其他S节点对该主节点的判断，超过半数，对该主节点做客观下线

3.选举出某一哨兵节点作为领导者，来进行故障转移。选举方式：raft算法。每个S节点有一票同意权，哪个S节点做出主观下线的时候，就会询问其他S节点是否同意其为领导者。获得半数选票的则成为领导者。基本谁先做出客观下线，谁成为领导者。

4.故障转移（选举新主节点流程）：

.

9.redis集群（采用虚拟槽方式，高可用）原理（和哨兵模式原理类似，3.0版本或以上才有）？

1.Redis集群内节点通过ping/pong消息实现节点通信，消息不但可以传播节点槽信息，还可以传播其他状态如：主从状态、节点故障等。因此故障发现也是通过消息传播机制实现的，主要环节包括：主观下线（pfail）和客观下线（fail）

2.主客观下线：

2.1主观下线：集群中每个节点都会定期向其他节点发送ping消息，接收节点回复pong消息作为响应。如果通信一直失败，则发送节点会把接收节点标记为主观下线（pfail）状态。

2.2客观下线：超过半数，对该主节点做客观下线

3.主节点选举出某一主节点作为领导者，来进行故障转移。

4.故障转移（选举从节点作为新主节点）

10.缓存更新策略（即如何让缓存和mysql保持一致性）？

10.1 key过期清除（超时剔除）策略

• 惰性过期（类比懒加载，这是懒过期）：只有当访问一个key时，才会判断该key是否已过期，过期则清除。该策略可以最大化地节省CPU资源，却对内存非常不友好。极端情况可能出现大量的过期key没有再次被访问，从而不会被清除，占用大量内存。
• 定期过期：每隔一定的时间，会扫描一定数量的数据库的expires字典中一定数量的key，并清除其中已过期的key。该策略是前两者的一个折中方案。通过调整定时扫描的时间间隔和每次扫描的限定耗时，可以在不同情况下使得CPU和内存资源达到最优的平衡效果。

(expires字典会保存所有设置了过期时间的key的过期时间数据，其中，key是指向键空间中的某个键的指针，value是该键的毫秒精度的UNIX时间戳表示的过期时间。键空间是指该Redis集群中保存的所有键。)

问：比如这么个场景，我设计了很多key，过期时间是5分钟，当前内存占用率是50%。但是5分钟到了，内存占用率还是很高，请问为什么？

Redis中同时使用了惰性过期和定期过期两种过期策略，即使过期时间到了，但是有部分并没有真正删除，等待惰性删除。

为什么有定期还要有惰性呢？其实很简单，比如10万个key就要过期了，Redis默认是100ms检查一波。如果他检查出10万个即将要清除，那他接下来的时间基本都是在干这些清空内存的事了，那肯定影响性能，所以他只会部分删除，剩下的等惰性

10.2 Redis的内存淘汰策略

Redis的内存淘汰策略是指在Redis的用于缓存的内存不足时，怎么处理需要新写入且需要申请额外空间的数据。

• noeviction：当内存不足以容纳新写入数据时，新写入操作会报错。
• allkeys-lru：当内存不足以容纳新写入数据时，在键空间中，移除最近最少使用的key。
• allkeys-random：当内存不足以容纳新写入数据时，在键空间中，随机移除某个key。
• volatile-lru：当内存不足以容纳新写入数据时，在设置了过期时间的键空间中，移除最近最少使用的key。
• volatile-random：当内存不足以容纳新写入数据时，在设置了过期时间的键空间中，随机移除某个key。
• volatile-ttl：当内存不足以容纳新写入数据时，在设置了过期时间的键空间中，有更早过期时间的key优先移除。

11.缓存粒度控制？

12.如何防止缓存穿透？

（缓存穿透指的是查询一个根本不存在的数据，缓存层和存储层都不会命中，但是这样对存储层压力较大，若是恶意攻击，压力更大）

12.1：缓存空值存在的问题：

12.2：布隆过滤器：

布隆过滤器存在的问题：相对来说布隆过滤器搞起来代码还是比较复杂的，现阶段我们暂时还不需要，后面实在需要再考虑去做，什么阶段做什么样的事情，不是说这个系统一下子就能做的各种完美。

13.无底洞优化？

造成原因：redis分布式越来越多，导致性能反而下降，因为键值分布到更多的 节点上，所以无论是Memcache还是Redis的分布式，批量操作通常需要从不 同节点上获取，相比于单机批量操作只涉及一次网络操作，分布式批量操作 会涉及多次网络时间。 即分布式过犹不及。

14.雪崩优化

如果缓存层由于某些原因不能提供服务，于是所有的请求都会达到存储层，存储层的调用量会暴增，造成存储层也会级联宕机的情况。

15.热点key优化

当前key是一个热点key（例如一个热门的娱乐新闻），并发量非常大。

redis单线程问题

单线程指的是网络请求模块使用了一个线程（所以不需考虑并发安全性），即一个线程处理所有网络请求，其他模块仍用了多个线程。

为什么说redis能够快速执行

1. 绝大部分请求是纯粹的内存操作（非常快速）
2. 采用单线程,避免了不必要的上下文切换和竞争条件
3. 非阻塞IO - IO多路复用

redis的内部实现

内部实现采用epoll，采用了epoll+自己实现的简单的事件框架。epoll中的读、写、关闭、连接都转化成了事件，然后利用epoll的多路复用特性，绝不在io上浪费一点时间 这3个条件不是相互独立的，特别是第一条，如果请求都是耗时的，采用单线程吞吐量及性能可想而知了。应该说redis为特殊的场景选择了合适的技术方案。

Redis关于线程安全问题

redis实际上是采用了线程封闭的观念，把任务封闭在一个线程，自然避免了线程安全问题，不过对于需要依赖多个redis操作的复合操作来说，依然需要锁，而且有可能是分布式锁。

使用redis有哪些好处？

1. 速度快，因为数据存在内存中，类似于HashMap，HashMap的优势就是查找和操作的时间复杂度都是O(1)
2. 支持丰富数据类型，支持string，list，set，sorted set，hash
3. 支持事务，操作都是原子性，所谓的原子性就是对数据的更改要么全部执行，要么全部不执行
4. 丰富的特性：可用于缓存，消息，按key设置过期时间，过期后将会自动删除

redis相比memcached有哪些优势？

1. memcached所有的值均是简单的字符串，redis作为其替代者，支持更为丰富的数据类型
2. redis的速度比memcached快很多
3. redis可以持久化其数据