压箱底的干货！干货！——Redis面试系列（一）
zhangll00 2019-12-19
Redis(Remote Dictionary Server) 是一个使用 C 语言编写的，开源的（BSD许可）高性能非关系型（NoSQL）的键值对数据库,可以存储键和五种不同类型的值之间的映射。键的类型只能为字符串，值支持五种数据类型：字符串、列表、集合、散列表、有序集合。
与传统数据库不同的是 Redis 的数据是存在内存中的，所以读写速度非常快，因此 redis 被广泛应用于缓存方向，每秒可以处理超过 10万次读写操作，是已知性能最快的Key-Value DB。另外，Redis 也经常用来做分布式锁。除此之外，Redis 支持事务 、持久化、LUA脚本、LRU驱动事件、多种集群方案。
Redis 是完全开源免费的，遵守 BSD 协议，是一个高性能的 key-value 数据库。
二、Redis 与其他 key - value 缓存产品有以下三个特点：
（1）Redis 支持数据的持久化，可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用。
（2）Redis 不仅仅支持简单的 key-value 类型的数据，同时还提供 list，set，zset，hash 等数据结构的存储。
（3）Redis 支持数据的备份，即 master-slave 模式的数据备份。
三、Redis有哪些优缺点
优点
（1）性能极高 – Redis 能读的速度是 110000 次/s,写的速度是 81000 次/s 。
（2）丰富的数据类型 – Redis 支持二进制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及Ordered Sets 数据类型操作。
（3）原子 – Redis 的所有操作都是原子性的，意思就是要么成功执行要么失败完全不执行。单个操作是原子性的。多个操作也支持事务，即原子性，通过 MULTI 和 EXEC指令包起来。
（4）丰富的特性 – Redis 还支持 publish/subscribe, 通知, key 过期等等特性。
读写性能优异， 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。
四、Redis 与其他 key-value 存储有什么不同？
（1）Redis 有着更为复杂的数据结构并且提供对他们的原子性操作，这是一个不同于其他数据库的进化路径。Redis 的数据类型都是基于基本数据结构的同时对程序员透明，无需进行额外的抽象。
（2）Redis 运行在内存中但是可以持久化到磁盘，所以在对不同数据集进行高速读写时需要权衡内存，因为数据量不能大于硬件内存。在内存数据库方面的另一个优点是，相比在磁盘上相同的复杂的数据结构，在内存中操作起来非常简单，这样 Redis可以做很多内部复杂性很强的事情。同时，在磁盘格式方面他们是紧凑的以追加的方式产生的，因为他们并不需要进行随机访问。
五、Redis 的数据类型？
Redis 支持五种数据类型：string（字符串），hash（哈希），list（列表），set（集合）及 zsetsorted set：有序集合)。
我们实际项目中比较常用的是 string，hash 如果你是 Redis 中高级用户，还需要加上下面几种数据结构 HyperLogLog、Geo、Pub/Sub。
如果你说还玩过 Redis Module，像 BloomFilter，RedisSearch，Redis-ML，面试官得眼睛就开始发亮了。
六、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
（2）支持丰富数据类型，支持 string，list，set，Zset，hash 等
（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
七、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
（2）Redis 的速度比 Memcached 快很
（3）Redis 可以持久化其数据
八、Memcache 与 Redis 的区别都有哪些？
（1）存储方式 Memecache 把数据全部存在内存之中，断电后会挂掉，数据不能超过内存大小。 Redis 有部份存在硬盘上，这样能保证数据的持久性。
（2）数据支持类型 Memcache 对数据类型支持相对简单。 Redis 有复杂的数据类型。
（3）使用底层模型不同 它们之间底层实现方式 以及与客户端之间通信的应用协议不一样。 Redis 直接自己构建了 VM 机制 ，因为一般的系统调用系统函数的话，会浪费一定的时间去移动和请求。
九、一个字符串类型的值能存储最大容量是多少？
512M
十、Redis 的持久化机制是什么？各自的优缺点？
Redis提供两种持久化机制 RDB 和 AOF 机制:
RDBRedis DataBase)持久化方式：
是指用数据集快照的方式半持久化模式)记录 redis 数据库的所有键值对,在某个时间点将数据写入一个临时文件，持久化结束后，用这个临时文件替换上次持久化的文件，达到数据恢复。
优点：
（1）只有一个文件 dump.rdb，方便持久化。
（2）容灾性好，一个文件可以保存到安全的磁盘。
（3）性能最大化，fork 子进程来完成写操作，让主进程继续处理命令，所以是 IO最大化。使用单独子进程来进行持久化，主进程不会进行任何 IO 操作，保证了 redis的高性能)
（4）相对于数据集大时，比 AOF 的启动效率更高。
缺点：
数据安全性低。RDB 是间隔一段时间进行持久化，如果持久化之间 redis 发生故障，会发生数据丢失。所以这种方式更适合数据要求不严谨的时候
AOFAppend-only file)持久化方式：
是指所有的命令行记录以 redis 命令请求协议的格式完全持久化存储)保存为 aof 文件。
优点：
（1）数据安全，aof 持久化可以配置 appendfsync 属性，有 always，每进行一次命令操作就记录到 aof 文件中一次。
（2）通过 append 模式写文件，即使中途服务器宕机，可以通过 redis-check-aof工具解决数据一致性问题。
（3）AOF 机制的 rewrite 模式。AOF 文件没被 rewrite 之前（文件过大时会对命令进行合并重写），可以删除其中的某些命令（比如误操作的 flushall）)
缺点：
（1）AOF 文件比 RDB 文件大，且恢复速度慢。
（2）数据集大的时候，比 rdb 启动效率低。
十一、Redis 常见性能问题和解决方案：
（1）Master 最好不要写内存快照，如果 Master 写内存快照，save 命令调度 rdbSave函数，会阻塞主线程的工作，当快照比较大时对性能影响是非常大的，会间断性暂停服务
（2）如果数据比较重要，某个 Slave 开启 AOF 备份数据，策略设置为每秒同步一
（3）为了主从复制的速度和连接的稳定性，Master 和 Slave 最好在同一个局域网
（4）尽量避免在压力很大的主库上增加从
（5）主从复制不要用图状结构，用单向链表结构更为稳定，即：Master <- Slave1<- Slave2 <- Slave3…这样的结构方便解决单点故障问题，实现 Slave 对 Master的替换。如果 Master 挂了，可以立刻启用 Slave1 做 Master，其他不变。
十二、redis 过期键的删除策略？
（1）定时删除:在设置键的过期时间的同时，创建一个定时器 timer). 让定时器在键的过期时间来临时，立即执行对键的删除操作。
（2）惰性删除:放任键过期不管，但是每次从键空间中获取键时，都检查取得的键是否过期，如果过期的话，就删除该键;如果没有过期，就返回该键。
（3）定期删除:每隔一段时间程序就对数据库进行一次检查，删除里面的过期键。至于要删除多少过期键，以及要检查多少个数据库，则由算法决定。
十三、为什么 edis 需要把所有数据放到内存中？
Redis 为了达到最快的读写速度将数据都读到内存中，并通过异步的方式将数据写入磁盘。所以 redis 具有快速和数据持久化的特征。如果不将数据放在内存中，磁盘 I/O 速度为严重影响 redis 的性能。在内存越来越便宜的今天，redis 将会越来越受欢迎。如果设置了最大使用的内存，则数据已有记录数达到内存限值后不能继续插入新值。
十四、Redis 的同步机制了解么？
Redis 可以使用主从同步，从从同步。第一次同步时，主节点做一次 bgsave，并同时将后续修改操作记录到内存 buffer，待完成后将 rdb 文件全量同步到复制节点，复制节点接受完成后将 rdb 镜像加载到内存。加载完成后，再通知主节点将期间修改的操作记录同步到复制节点进行重放就完成了同步过程。
十五、Pipeline 有什么好处，为什么要用 pipeline？
可以将多次 IO 往返的时间缩减为一次，前提是 pipeline 执行的指令之间没有因果相关性。使用 redis-benchmark 进行压测的时候可以发现影响 redis 的 QPS峰值的一个重要因素是 pipeline 批次指令的数目。
十六、是否使用过 Redis 集群，集群的原理是什么？
（1）Redis Sentinal 着眼于高可用，在 master 宕机时会自动将 slave 提升为master，继续提供服务。
（2）Redis Cluster 着眼于扩展性，在单个 redis 内存不足时，使用 Cluster 进行分片存储。
十七、Redis 集群方案什么情况下会导致整个集群不可用？
有 A，B，C 三个节点的集群,在没有复制模型的情况下,如果节点 B 失败了，那么整个集群就会以为缺少 5501-11000 这个范围的槽而不可用。
十八、Redis 支持的 Java 客户端都有哪些？官方推荐用哪个？
Redisson、Jedis、lettuce 等等，官方推荐使用 Redisson。
十九、Jedis 与 Redisson 对比有什么优缺点？
Jedis 是 Redis 的 Java 实现的客户端，其 API 提供了比较全面的 Redis 命令的支持；Redisson 实现了分布式和可扩展的 Java 数据结构，和 Jedis 相比，功能较为简单，不支持字符串操作，不支持排序、事务、管道、分区等 Redis 特性。Redsson 的宗旨是促进使用者对 Redis 的关注分离，从而让使用者能够将精力更集中地放在处理业务逻辑上。
二十、Redis 如何设置密码及验证密码？
设置密码：config set requirepass 123456
授权密码：auth 123456
二十一、说说 Redis 哈希槽的概念？
Redis 集群没有使用一致性 hash,而是引入了哈希槽的概念，Redis 集群有16384 个哈希槽，每个 key 通过 CRC16 校验后对 16384 取模来决定放置哪个槽，集群的每个节点负责一部分 hash 槽。
二十二、Redis 集群的主从复制模型是怎样的？
为了使在部分节点失败或者大部分节点无法通信的情况下集群仍然可用，所以集群使用了主从复制模型,每个节点都会有 N-1 个复制品.
二十三、Redis 集群会有写操作丢失吗？为什么？
Redis 并不能保证数据的强一致性，这意味这在实际中集群在特定的条件下可能会丢失写操作。
二十四、Redis 集群之间是如何复制的？
异步复制
二十五、Redis 集群最大节点个数是多少？
16384 个。
二十六、Redis 集群如何选择数据库？
Redis 集群目前无法做数据库选择，默认在 0 数据库。
二十七、怎么测试 Redis 的连通性？
使用 ping 命令。
二十八、怎么理解 Redis 事务？
（1）事务是一个单独的隔离操作：事务中的所有命令都会序列化、按顺序地执行。事务在执行的过程中，不会被其他客户端发送来的命令请求所打断。
（2）事务是一个原子操作：事务中的命令要么全部被执行，要么全部都不执行。
二十九、Redis 事务相关的命令有哪几个？
MULTI、EXEC、DISCARD、WATCH
三十、Redis key 的过期时间和永久有效分别怎么设置？
EXPIRE 和 PERSIST 命令。
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