精選 21道 Redis 最常問面試題,！收藏一波 !

補丁牛仔褲 2021-04-15

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來源：網(wǎng)絡(luò)

1、什么是redis?
2,、Reids的特點
3,、使用redis有哪些好處？
4,、redis相比memcached有哪些優(yōu)勢,？
5、Memcache與Redis的區(qū)別都有哪些,？
6,、redis適用于的場景?
7、redis的緩存失效策略和主鍵失效機制
8,、為什么redis需要把所有數(shù)據(jù)放到內(nèi)存中?
9,、Redis是單進程單線程的
10、redis的并發(fā)競爭問題如何解決?
11、redis常見性能問題和解決方案
12,、redis事物的了解CAS(check-and-set 操作實現(xiàn)樂觀鎖 )?
13,、WATCH命令和基于CAS的樂觀鎖?
14、使用過Redis分布式鎖么,，它是什么回事,？
15、假如Redis里面有1億個key,，其中有10w個key是以某個固定的已知的前綴開頭的,，如果將它們?nèi)空页鰜恚?/strong>
16、使用過Redis做異步隊列么,，你是怎么用的,？
17、如果有大量的key需要設(shè)置同一時間過期,，一般需要注意什么,？
18、Redis如何做持久化的,？
19,、Pipeline有什么好處，為什么要用pipeline,？
20,、Redis的同步機制了解么？
21,、是否使用過Redis集群,，集群的原理是什么？

1,、什么是redis?

redis是一個高性能的key-value數(shù)據(jù)庫,，它是完全開源免費的，而且redis是一個NOSQL類型數(shù)據(jù)庫,，是為了解決高并發(fā),、高擴展，大數(shù)據(jù)存儲等一系列的問題而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)庫解決方案,，是一個非關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫

2,、Reids的特點

Redis本質(zhì)上是一個Key-Value類型的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，很像memcached,，整個數(shù)據(jù)庫統(tǒng)統(tǒng)加載在內(nèi)存當中進行操作,，定期通過異步操作把數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)flush到硬盤上進行保存。因為是純內(nèi)存操作,，Redis的性能非常出色,，每秒可以處理超過 10萬次讀寫操作,，是已知性能最快的Key-Value DB。

Redis的出色之處不僅僅是性能,，Redis最大的魅力是支持保存多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),，此外單個value的最大限制是1GB，不像 memcached只能保存1MB的數(shù)據(jù),，因此Redis可以用來實現(xiàn)很多有用的功能,，比方說用他的List來做FIFO雙向鏈表，實現(xiàn)一個輕量級的高性能消息隊列服務(wù),，用他的Set可以做高性能的tag系統(tǒng)等等,。另外Redis也可以對存入的Key-Value設(shè)置expire時間，因此也可以被當作一個功能加強版的memcached來用,。

Redis的主要缺點是數(shù)據(jù)庫容量受到物理內(nèi)存的限制,，不能用作海量數(shù)據(jù)的高性能讀寫，因此Redis適合的場景主要局限在較小數(shù)據(jù)量的高性能操作和運算上,。

3,、使用redis有哪些好處？

3.1 速度快,，因為數(shù)據(jù)存在內(nèi)存中,，類似于HashMap，HashMap的優(yōu)勢就是查找和操作的時間復(fù)雜度都是O(1)

3.2 支持豐富數(shù)據(jù)類型,，支持string,，list，set,，sorted set,，hash

String

常用命令 ：set/get/decr/incr/mget等；

應(yīng)用場景 ：String是最常用的一種數(shù)據(jù)類型,，普通的key/value存儲都可以歸為此類,；

實現(xiàn)方式：String在redis內(nèi)部存儲默認就是一個字符串，被redisObject所引用,，當遇到incr,、decr等操作時會轉(zhuǎn)成數(shù)值型進行計算，此時redisObject的encoding字段為int,。

Hash

常用命令 ：hget/hset/hgetall等

應(yīng)用場景 ：我們要存儲一個用戶信息對象數(shù)據(jù)，其中包括用戶ID,、用戶姓名,、年齡和生日，通過用戶ID我們希望獲取該用戶的姓名或者年齡或者生日,；

實現(xiàn)方式：Redis的Hash實際是內(nèi)部存儲的Value為一個HashMap,，并提供了直接存取這個Map成員的接口,。如圖所示，Key是用戶ID, value是一個Map,。這個Map的key是成員的屬性名,，value是屬性值。這樣對數(shù)據(jù)的修改和存取都可以直接通過其內(nèi)部Map的Key(Redis里稱內(nèi)部Map的key為field),，也就是通過 key(用戶ID) + field(屬性標簽) 就可以操作對應(yīng)屬性數(shù)據(jù),。當前HashMap的實現(xiàn)有兩種方式：當HashMap的成員比較少時Redis為了節(jié)省內(nèi)存會采用類似一維數(shù)組的方式來緊湊存儲，而不會采用真正的HashMap結(jié)構(gòu),，這時對應(yīng)的value的redisObject的encoding為zipmap,，當成員數(shù)量增大時會自動轉(zhuǎn)成真正的HashMap,此時redisObject的encoding字段為int。

List

常用命令 ：lpush/rpush/lpop/rpop/lrange等,；

應(yīng)用場景 ：Redis list的應(yīng)用場景 非常多,，也是Redis最重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之一，比如twitter的關(guān)注列表,，粉絲列表等都可以用Redis的list結(jié)構(gòu)來實現(xiàn),；

實現(xiàn)方式：Redis list的實現(xiàn)為一個雙向鏈表，即可以支持反向查找和遍歷,，更方便操作,，不過帶來了部分額外的內(nèi)存開銷，Redis內(nèi)部的很多實現(xiàn),，包括發(fā)送緩沖隊列等也都是用的這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),。

Set

常用命令 ：sadd/spop/smembers/sunion等；

應(yīng)用場景 ：Redis set對外提供的功能與list類似是一個列表的功能,，特殊之處在于set是可以自動排重的,，當你需要存儲一個列表數(shù)據(jù)，又不希望出現(xiàn)重復(fù)數(shù)據(jù)時,，set是一個很好的選擇,，并且set提供了判斷某個成員是否在一個set集合內(nèi)的重要接口，這個也是list所不能提供的,；

實現(xiàn)方式：set 的內(nèi)部實現(xiàn)是一個 value永遠為null的HashMap,，實際就是通過計算hash的方式來快速排重的，這也是set能提供判斷一個成員是否在集合內(nèi)的原因,。

Sorted Set

常用命令 ：zadd/zrange/zrem/zcard等,；

應(yīng)用場景 ：Redis sorted set的使用場景與set類似，區(qū)別是set不是自動有序的,，而sorted set可以通過用戶額外提供一個優(yōu)先級(score)的參數(shù)來為成員排序,，并且是插入有序的，即自動排序,。當你需要一個有序的并且不重復(fù)的集合列表,，那么可以選擇sorted set數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),，比如twitter 的public timeline可以以發(fā)表時間作為score來存儲，這樣獲取時就是自動按時間排好序的,。

實現(xiàn)方式：Redis sorted set的內(nèi)部使用HashMap和跳躍表(SkipList)來保證數(shù)據(jù)的存儲和有序,，HashMap里放的是成員到score的映射，而跳躍表里存放的是所有的成員,，排序依據(jù)是HashMap里存的score,使用跳躍表的結(jié)構(gòu)可以獲得比較高的查找效率,，并且在實現(xiàn)上比較簡單。

4,、redis相比memcached有哪些優(yōu)勢,？

4.1 memcached所有的值均是簡單的字符串，redis作為其替代者,，支持更為豐富的數(shù)據(jù)類型4.2 redis的速度比memcached快很多 (3) redis可以持久化其數(shù)據(jù)

5,、Memcache與Redis的區(qū)別都有哪些？

5.1 存儲方式 Memecache把數(shù)據(jù)全部存在內(nèi)存之中,，斷電后會掛掉,，數(shù)據(jù)不能超過內(nèi)存大小。Redis有部份存在硬盤上,，這樣能保證數(shù)據(jù)的持久性,。

5.2 數(shù)據(jù)支持類型 Memcache對數(shù)據(jù)類型支持相對簡單。Redis有復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型,。

5.3 使用底層模型不同它們之間底層實現(xiàn)方式以及與客戶端之間通信的應(yīng)用協(xié)議不一樣,。Redis直接自己構(gòu)建了VM 機制，因為一般的系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)的話,，會浪費一定的時間去移動和請求,。

6、redis適用于的場景?

Redis最適合所有數(shù)據(jù)in-momory的場景,，如：

6.1 會話緩存（Session Cache）

最常用的一種使用Redis的情景是會話緩存（session cache）,。用Redis緩存會話比其他存儲（如Memcached）的優(yōu)勢在于：Redis提供持久化。

6.2 全頁緩存（FPC）

除基本的會話token之外,，Redis還提供很簡便的FPC平臺,。回到一致性問題,，即使重啟了Redis實例,，因為有磁盤的持久化，用戶也不會看到頁面加載速度的下降,，這是一個極大改進,，類似PHP本地FPC。

6.3 隊列

Reids在內(nèi)存存儲引擎領(lǐng)域的一大優(yōu)點是提供 list 和 set 操作,，這使得Redis能作為一個很好的消息隊列平臺來使用,。Redis作為隊列使用的操作，就類似于本地程序語言（如Python）對 list 的 push/pop 操作,。

如果你快速的在Google中搜索“Redis queues”,，你馬上就能找到大量的開源項目，這些項目的目的就是利用Redis創(chuàng)建非常好的后端工具,，以滿足各種隊列需求,。例如，Celery有一個后臺就是使用Redis作為broker,，你可以從這里去查看,。

6.4 排行榜/計數(shù)器

Redis在內(nèi)存中對數(shù)字進行遞增或遞減的操作實現(xiàn)的非常好。集合（Set）和有序集合（Sorted Set）也使得我們在執(zhí)行這些操作的時候變的非常簡單,，Redis只是正好提供了這兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),。所以，我們要從排序集合中獲取到排名最靠前的10個用戶–我們稱之為“user_scores”,，我們只需要像下面一樣執(zhí)行即可：

當然,，這是假定你是根據(jù)你用戶的分數(shù)做遞增的排序。如果你想返回用戶及用戶的分數(shù),，你需要這樣執(zhí)行：

ZRANGE user_scores 0 10 WITHSCORES

Agora Games就是一個很好的例子,，用Ruby實現(xiàn)的，它的排行榜就是使用Redis來存儲數(shù)據(jù)的,，你可以在這里看到,。

6.5 發(fā)布/訂閱

最后（但肯定不是最不重要的）是Redis的發(fā)布/訂閱功能。發(fā)布/訂閱的使用場景確實非常多,。

7,、redis的緩存失效策略和主鍵失效機制

作為緩存系統(tǒng)都要定期清理無效數(shù)據(jù)，就需要一個主鍵失效和淘汰策略.

在Redis當中,，有生存期的key被稱為volatile,。在創(chuàng)建緩存時，要為給定的key設(shè)置生存期,，當key過期的時候（生存期為0）,，它可能會被刪除。

1,、影響生存時間的一些操作

生存時間可以通過使用 DEL 命令來刪除整個 key 來移除,，或者被 SET 和 GETSET 命令覆蓋原來的數(shù)據(jù)，也就是說,，修改key對應(yīng)的value和使用另外相同的key和value來覆蓋以后,，當前數(shù)據(jù)的生存時間不同。

比如說,，對一個 key 執(zhí)行INCR命令,，對一個列表進行LPUSH命令,，或者對一個哈希表執(zhí)行HSET命令，這類操作都不會修改 key 本身的生存時間,。另一方面,，如果使用RENAME對一個 key 進行改名，那么改名后的 key的生存時間和改名前一樣,。

RENAME命令的另一種可能是,，嘗試將一個帶生存時間的 key 改名成另一個帶生存時間的 another_key ，這時舊的 another_key (以及它的生存時間)會被刪除,，然后舊的 key 會改名為 another_key ,，因此，新的 another_key 的生存時間也和原本的 key 一樣,。使用PERSIST命令可以在不刪除 key 的情況下,，移除 key 的生存時間，讓 key 重新成為一個persistent key ,。

2,、如何更新生存時間

可以對一個已經(jīng)帶有生存時間的 key 執(zhí)行EXPIRE命令，新指定的生存時間會取代舊的生存時間,。過期時間的精度已經(jīng)被控制在1ms之內(nèi),，主鍵失效的時間復(fù)雜度是O（1），

EXPIRE和TTL命令搭配使用,，TTL可以查看key的當前生存時間,。設(shè)置成功返回 1；當 key 不存在或者不能為 key 設(shè)置生存時間時,，返回 0 ,。

最大緩存配置在 redis 中，允許用戶設(shè)置最大使用內(nèi)存大小 server.maxmemory 默認為0,，沒有指定最大緩存,，如果有新的數(shù)據(jù)添加，超過最大內(nèi)存,，則會使redis崩潰,，所以一定要設(shè)置。redis 內(nèi)存數(shù)據(jù)集大小上升到一定大小的時候,，就會實行數(shù)據(jù)淘汰策略,。redis 提供 6種數(shù)據(jù)淘汰策略：

volatile-lru： 從已設(shè)置過期時間的數(shù)據(jù)集（ server.db\[i\].expires）中挑選最近最少使用的數(shù)據(jù)淘汰

volatile-ttl： 從已設(shè)置過期時間的數(shù)據(jù)集（ server.db\[i\].expires）中挑選將要過期的數(shù)據(jù)淘汰

volatile-random： 從已設(shè)置過期時間的數(shù)據(jù)集（ server.db\[i\].expires）中任意選擇數(shù)據(jù)淘汰

allkeys-lru： 從數(shù)據(jù)集（ server.db\[i\].dict）中挑選最近最少使用的數(shù)據(jù)淘汰

allkeys-random： 從數(shù)據(jù)集（ server.db\[i\].dict）中任意選擇數(shù)據(jù)淘汰

no-enviction（驅(qū)逐）： 禁止驅(qū)逐數(shù)據(jù)

注意這里的6種機制，volatile和allkeys規(guī)定了是對已設(shè)置過期時間的數(shù)據(jù)集淘汰數(shù)據(jù)還是從全部數(shù)據(jù)集淘汰數(shù)據(jù),，后面的lru,、ttl以及random是三種不同的淘汰策略，再加上一種no-enviction永不回收的策略。

使用策略規(guī)則：

1,、 如果數(shù)據(jù)呈現(xiàn)冪律分布,，也就是一部分數(shù)據(jù)訪問頻率高，一部分數(shù)據(jù)訪問頻率低,，則使用allkeys-lru2,、如果數(shù)據(jù)呈現(xiàn)平等分布，也就是所有的數(shù)據(jù)訪問頻率都相同,，則使用allkeys-random

三種數(shù)據(jù)淘汰策略：

ttl和random比較容易理解，實現(xiàn)也會比較簡單,。主要是Lru最近最少使用淘汰策略,，設(shè)計上會對key 按失效時間排序，然后取最先失效的key進行淘汰

8,、為什么redis需要把所有數(shù)據(jù)放到內(nèi)存中?

Redis為了達到最快的讀寫速度將數(shù)據(jù)都讀到內(nèi)存中,，并通過異步的方式將數(shù)據(jù)寫入磁盤。所以redis具有快速和數(shù)據(jù)持久化的特征,。如果不將數(shù)據(jù)放在內(nèi)存中,，磁盤I/O速度為嚴重影響redis的性能。在內(nèi)存越來越便宜的今天,，redis將會越來越受歡迎,。

如果設(shè)置了最大使用的內(nèi)存，則數(shù)據(jù)已有記錄數(shù)達到內(nèi)存限值后不能繼續(xù)插入新值,。

9,、Redis是單進程單線程的

redis利用隊列技術(shù)將并發(fā)訪問變?yōu)榇性L問，消除了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫串行控制的開銷

10,、redis的并發(fā)競爭問題如何解決?

Redis為單進程單線程模式,，采用隊列模式將并發(fā)訪問變?yōu)榇性L問。Redis本身沒有鎖的概念,，Redis對于多個客戶端連接并不存在競爭,，但是在Jedis客戶端對Redis進行并發(fā)訪問時會發(fā)生連接超時、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換錯誤,、阻塞,、客戶端關(guān)閉連接等問題，這些問題均是

由于客戶端連接混亂造成,。對此有2種解決方法：

10.1 客戶端角度,，為保證每個客戶端間正常有序與Redis進行通信，對連接進行池化,，同時對客戶端讀寫Redis操作采用內(nèi)部鎖synchronized,。

10.2 服務(wù)器角度，利用setnx實現(xiàn)鎖。注：對于第一種,，需要應(yīng)用程序自己處理資源的同步,，可以使用的方法比較通俗，可以使用synchronized也可以使用lock,；第二種需要用到Redis的setnx命令,，但是需要注意一些問題,。

11、redis常見性能問題和解決方案

11.1 Master寫內(nèi)存快照，save命令調(diào)度rdbSave函數(shù),，會阻塞主線程的工作,，當快照比較大時對性能影響是非常大的,，會間斷性暫停服務(wù),，所以Master最好不要寫內(nèi)存快照。

11.2 Master AOF持久化,，如果不重寫AOF文件,，這個持久化方式對性能的影響是最小的,，但是AOF文件會不斷增大,，AOF文件過大會影響Master重啟的恢復(fù)速度,。Master最好不要做任何持久化工作,，包括內(nèi)存快照和AOF日志文件，特別是不要啟用內(nèi)存快照做持久

化,如果數(shù)據(jù)比較關(guān)鍵,，某個Slave開啟AOF備份數(shù)據(jù)，策略為每秒同步一次,。

11.3 Master調(diào)用BGREWRITEAOF重寫AOF文件,，AOF在重寫的時候會占大量的CPU和內(nèi)存資源，導(dǎo)致服務(wù)load過高,，出現(xiàn)短暫服務(wù)暫?，F(xiàn)象。

11.4 Redis主從復(fù)制的性能問題,，為了主從復(fù)制的速度和連接的穩(wěn)定性,，Slave和Master最好在同一個局域網(wǎng)內(nèi),。

12,、redis事物的了解CAS(check-and-set 操作實現(xiàn)樂觀鎖 )?

和眾多其它數(shù)據(jù)庫一樣,，Redis作為NoSQL數(shù)據(jù)庫也同樣提供了事務(wù)機制,。在Redis中，MULTI/EXEC/DISCARD/WATCH這四個命令是我們實現(xiàn)事務(wù)的基石,。相信對有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫開發(fā)經(jīng)驗的開發(fā)者而言這一概念并不陌生,，即便如此，我們還是會簡要的列出

Redis中

事務(wù)的實現(xiàn)特征：

12.1 在事務(wù)中的所有命令都將會被串行化的順序執(zhí)行,，事務(wù)執(zhí)行期間,，Redis不會再為其它客戶端的請求提供任何服務(wù),，從而保證了事物中的所有命令被原子的執(zhí)行,。

12.2 和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的事務(wù)相比，在Redis事務(wù)中如果有某一條命令執(zhí)行失敗,，其后的命令仍然會被繼續(xù)執(zhí)行,。

12.3 我們可以通過MULTI命令開啟一個事務(wù),，有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫開發(fā)經(jīng)驗的人可以將其理解為'BEGIN TRANSACTION'語句。在該語句之后執(zhí)行的命令都將被視為事務(wù)之內(nèi)的操作,，最后我們可以通過執(zhí)行EXEC/DISCARD命令來提交/回滾該事務(wù)內(nèi)的所有操作。這兩個Redis命令可被視為等同于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的COMMIT/ROLLBACK語句,。

12.4 在事務(wù)開啟之前,，如果客戶端與服務(wù)器之間出現(xiàn)通訊故障并導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)斷開，其后所有待執(zhí)行的語句都將不會被服務(wù)器執(zhí)行,。然而如果網(wǎng)絡(luò)中斷事件是發(fā)生在客戶端執(zhí)行EXEC命令之后,，那么該事務(wù)中的所有命令都會被服務(wù)器執(zhí)行,。

12.5 當使用Append-Only模式時，Redis會通過調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)write將該事務(wù)內(nèi)的所有寫操作在本次調(diào)用中全部寫入磁盤。然而如果在寫入的過程中出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰,，如電源故障導(dǎo)致的宕機,，那么此時也許只有部分數(shù)據(jù)被寫入到磁盤,，而另外一部分數(shù)據(jù)卻已經(jīng)丟失,。Redis服務(wù)器會在重新啟動時執(zhí)行一系列必要的一致性檢測,，一旦發(fā)現(xiàn)類似問題，就會立即退出并給出相應(yīng)的錯誤提示,。此時,，我們就要充分利用Redis工具包中提供的redis-check-aof工具,，該工具可以幫助我們定位到數(shù)據(jù)不一致的錯誤,，并將已經(jīng)寫入的部分數(shù)據(jù)進行回滾,。修復(fù)之后我們就可以再次重新啟動Redis服務(wù)器了,。

13,、WATCH命令和基于CAS的樂觀鎖?

在Redis的事務(wù)中,，WATCH命令可用于提供CAS(check-and-set)功能。假設(shè)我們通過WATCH命令在事務(wù)執(zhí)行之前監(jiān)控了多個Keys,，倘若在WATCH之后有任何Key的值發(fā)生了變化,，EXEC命令執(zhí)行的事務(wù)都將被放棄，同時返回Null multi-bulk應(yīng)答以通知調(diào)用者事務(wù)

執(zhí)行失敗,。例如,，我們再次假設(shè)Redis中并未提供incr命令來完成鍵值的原子性遞增，如果要實現(xiàn)該功能,，我們只能自行編寫相應(yīng)的代碼,。其偽碼如下：

val = GET mykey val = val + 1 SET mykey $val

以上代碼只有在單連接的情況下才可以保證執(zhí)行結(jié)果是正確的，因為如果在同一時刻有多個客戶端在同時執(zhí)行該段代碼,，那么就會出現(xiàn)多線程程序中經(jīng)常出現(xiàn)的一種錯誤場景--競態(tài)爭用(race condition),。比如，客戶端A和B都在同一時刻讀取了mykey的原有值,，假設(shè)該值為10,，此后兩個客戶端又均將該值加一后set回Redis服務(wù)器，這樣就會導(dǎo)致mykey的結(jié)果為11,，而不是我們認為的12,。為了解決類似的問題,，我們需要借助WATCH命令的幫助,，見如下代碼：

WATCH mykey val = GET mykey val = val + 1 MULTI SET mykey $val EXEC

和此前代碼不同的是,，新代碼在獲取mykey的值之前先通過WATCH命令監(jiān)控了該鍵,，此后又將set命令包圍在事務(wù)中，這樣就可以有效的保證每個連接在執(zhí)行EXEC之前,，如果當前連接獲取的mykey的值被其它連接的客戶端修改,，那么當前連接的EXEC命令將執(zhí)行失敗,。這樣調(diào)用者在判斷返回值后就可以獲悉val是否被重新設(shè)置成功,。

14,、使用過Redis分布式鎖么，它是什么回事,？

先拿setnx來爭搶鎖,，搶到之后,，再用expire給鎖加一個過期時間防止鎖忘記了釋放。

這時候?qū)Ψ綍嬖V你說你回答得不錯,，然后接著問如果在setnx之后執(zhí)行expire之前進程意外crash或者要重啟維護了，那會怎么樣,？

這時候你要給予驚訝的反饋：唉，是喔，這個鎖就永遠得不到釋放了,。緊接著你需要抓一抓自己得腦袋,，故作思考片刻，好像接下來的結(jié)果是你主動思考出來的,，然后回答：我記得set指令有非常復(fù)雜的參數(shù),，這個應(yīng)該是可以同時把setnx和expire合成一條指令來用的！對方這時會顯露笑容,，心里開始默念：摁,，這小子還不錯。