Redis面试题面经整理+解析
前言
本文主要是针对Redis的高频知识点整理出来的面试题，答案大部分参考网上，仅供复习参考。本文中如果出现解答错误希望指出，共同进步，共同学习。
正文
Q1：你了解Redis，能介绍一下Redis吗？
Redis（全称：Remote Dictionary Server 远程字典服务）是一个开源的使用ANSIC语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，遵守BSD协议。是一个非关系型数据库（NoSQL）。
Q2：Redis与其他数据库有什么很大的优势吗？
- 性能极高 – Redis能读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s 。
- 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。
- 事务 – 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，但是不保证原子性，即失败了的不影响其他成功的。通过MULTI和EXEC指令包起来。
- 丰富的特性 – Redis还支持 publish/subscribe, 通知, key 过期等等特性。
Q3：Redis也有事务吗？能不能说一下Redis的事务？
Redis的事务本质就是一组命令的集合。事务支持一次执行多个命令，一个事务中所有命令都会被序列化。在事务执行过程，会按照顺序串行化执行队列中的命令，其他客户端提交的命令请求不会插入到事务执行命令序列中。Redis单个命令保证原子性，一个事务里面多个命令就不保证了，即有成功有失败。
Redis的事务只要分为三个阶段：开始事务，命令入队，执行事务。期间可以使用watch指令来对变量进行监控，watch类似乐观锁，如果watch监控的多个KEY中任何KEY的值已经被其他客户端更改，则使用EXEC执行事务时，事务队列将不会被执行，同时返回Nullmulti-bulk应答以通知调用者事务执行失败。
Q4：Redis有丰富的特性，那么特性有哪些?
速度快；简单稳定； 支持多种数据结构；支持多种编程语言；功能丰富；持久化；主从复制；高可用和分布式。好了，下面的问题基本也是围绕这八个特性来问的。
Q5：Redis为什么速度那么快？
总结一句：Redis 使用了单线程架构和 IO 多路复用模型来实现高性能的内存数据库服务。
扩展开来：① Redis使用纯内存访问，将所有数据放在内存中。② 非阻塞 IO，Redis 使用 epoll 作为 IO 多路复用技术的实现，再加上 Redis 本身的事件处理模型将 epoll 中的连接、读写、关闭都转换为事件，不在网络 IO 上浪费过多的时间。③ 单线程避免了线程切换和竞争产生的消耗。单线程的一个问题是对于每个命令的执行时间是有要求的，如果某个命令执行时间过长会造成其他命令的阻塞，对于 Redis 这种高性能服务来说是致命的，因此 Redis 是面向快速执行场景的数据库。
补充：Redis的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。
Q6：为什么说Redis简单稳定呢？是因为单线程吗?
与单线程是有一定的关系的。之所以说Redis简单稳定，主要是有三个方面的原因：
① 源码很少，早期只有 2 万行左右，在 3.0 版本由于添加了集群特性，增加到了 5 万行左右，相对于很多 NoSQL 数据库来说代码量要少很多。
② 采用单线程模型，使得服务端处理模型更简单，也使客户端开发更简单。
③ 不依赖底层操作系统的类库，自己实现了事件处理的相关功能。
Q7：说一下Redis支持哪些数据类型，分别可以运用到什么场景？
Q8：Redis功能丰富，那么提供了哪些简单的功能？
① 提供了键过期功能，可以实现缓存。
② 提供了发布订阅功能，可以实现消息系统。
③ 支持 Lua 脚本，可以创造新的 Redis 命令。
④ 提供了简单的事务功能，能在一定程度上保证事务特性。
⑤ 提供了流水线功能，客户端能将一批命令一次性传到 Redis，减少网络开销。
Q9：Redis是怎么进行持久化？
我们知道Redis的数据都存在内存里，如果突然宕机，数据就会全部丢失，因此必须有一种机制来保证Redis的数据不会因为故障而丢失，这种机制就是Redis的持久化机制。
Redis的持久化机制主要是有两种，第一种是RDB快照，第二种是AOF日志。如果我们的服务器开启了AOF持久化功能，那么服务器会优先使用AOF文件来还原数据库的状态。只有在AOF持久化功能处于关闭的状态的时候，服务器才能使用RDB文件来还原数据库状态。
Q10：能说一下RDB持久化的原理吗？
RDB持久化是通过快照来实现的，在指定的时间间隔内将内存的数据集快照写入磁盘，恢复的时候就是将快照文件读取到内存中。
（1）一般手动触发可以使用save和bgsave命令：
save：阻塞当前 Redis 服务器，直到 RDB 过程完成为止，对于内存比较大的实例会造成长时间阻塞，不建议使用。
bgasve：Redis 进程执行 fork 操作创建子进程，RDB 持久化过程由子进程负责，完成后自动结束。阻塞只发生在 fork 阶段，一般时间很短。bgsave 是针对 save 阻塞问题做的优化，因此 Redis 内部所有涉及 RDB 的操作都采用 bgsave 的方式，而 save 方式已经废弃。所以RDB持久化主要原理要从bgsave这个命令来讲。（见下一题）
（补充：可能会问到为什么需要fork一个子进程？这是因为Redis是单线程的，内存快照又要要求Redis进行文件IO操作。所以我们fork一个子进程就可以保证Redis主进程不进行IO操作，可以更好的保持极高的性能。）
（2）而其他一些通过其他命令也会被动触发RDB持久化的也有：
FLUSHALL：清空命令也会触发持久化操作，但dump.rdb文件中是空的，无意义；
SHUTDOWN ：关闭数据库命令也会触发redis持久化操作 ，前提是没有开启AOF持久化；
DEBUG RELAOD：用该命令重新加载Redis时，也会自动触发save操作；
（3）然后还有就是通过配置文件配置redis.conf文件中可以设置save。
Q11：那能讲一下bgsave具体的工作流程吗？
① 执行 bgsave 命令，Redis 父进程判断当前是否存在正在执行的子进程，如 RDB/AOF 子进程，如果存在 bgsave 命令直接返回。
② 父进程执行 fork 操作创建子进程，fork 操作过程中父进程会阻塞。
③ 父进程 fork 完成后，bgsave 命令返回并不再阻塞父进程，可以继续响应其他命令。
④ 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。
⑤ 进程发送信号给父进程表示完成，父进程更新统计信息。
在这里详细说一下第三个步骤里面父进程fork一个子进程之后父进程还要持续服务端的请求。然后对内存数据结构进行不间断的修改。那我们不可能对同一片内存进行操作，所以用到了写入时复制（copy on write机制）。在父进程需要后续再写指令的时候，复制一个内存页面处理新的写请求，而子进程的页面是没有变化的，所以这也被称为快照的原因。
Q12：说了挺多你能总结一下RDB到底有什么优缺点？
优点：
- 对数据的完整性要求不高
- 因为主进程不进行任何的IO操作，所以对数据的大规模恢复有着极高的性能，适合全量恢复 ，备份等场景
缺点：
- fork进程的时候，会占用一定的内存空间
- 需要一定的时间间隔来进行操作，如果redis意外宕机了，那么最后一次修改的数据就没有了
Q13：能说一下AOF持久化的原理吗？
AOF 持久化以独立日志的方式记录每次写命令，重启时再重新执行 AOF 文件中的命令达到恢复数据的目的。AOF 的主要作用是解决了数据持久化的实时性，目前是 Redis 持久化的主流方式。
默认是不开启AOF的，如果开启了，则优先使用AOF！
AOF的具体工作流程如下：
- 命令的实时写入，调用到命令
- 所有的写入命令追加到aof_buf(缓冲区)中
- AOF缓冲区根据对应的策略向硬盘做同步操作
- 随着AOF文件越来越大，需要定期对AOF文件进行重写，压缩，父进程执行fork创建子进程，由子进程根据内存快照执行AOF重写，父进行继续响应后面的命令并写入aof_rewrite_buf（重写缓冲区），在子进程完成重写后，重写缓冲区再把新增的写入命令写入到新的AOF文件中。（注意，父进程原本的任务是没有终止的，还是会进行原来而AOF文件的写入同步）
- Redis服务重启，加载AOF文件进行数据恢复
主动触发可以使用bgrewriteaof命令，被动触发需要修改配置文件两个参数auto-aof-rewrite-min-size 和 auto-aof-rewrite-percentage 来确定自动触发时机。
Q14：AOF缓冲区，和AOF重写缓冲区，两者有什么区别？而且缓冲区有哪些对硬盘操作的同步的策略？
aof缓冲区：是正常使用aof作为数据落地中间地带，所有的数据先到aof缓冲区再到aof文件中。
aof重写缓冲区：是aof触发重写机制时，redis还要继续接收数据，这个数据就写到aof重写缓冲区，当aof重写ok时，主进程在把aof重写缓冲区的数据写到新的aof文件，然后替换原来的。
aof缓冲区同步策略，通过参数appendfsync控制，具体有三个配值
| 选项的值 | 说明 | 其他 |
|---|---|---|
| always | 命令写入aof_buf后调用系统fsync操作同步到AOF文件，fsync完成后线程返回 | 每次写入都要同步AOF文件，在一般的SATA硬盘很难达到高性能 |
| everysec | 命令写入aof_buf后调用系统write操作，write完成后线程返回。fsync同步操作由线程每秒调用一次（建议策略） | 默认同步策略 |
| no | 命令写入aof_buf后调用系统write操作，不对AOF文件做fsync同步，同步硬盘操作由操作系统负责，通常同步周期最长30秒 | 操作系统每次同步AOF文件的周期不可控，而且会加大每次同步硬盘的数据量，虽然提升了性能，但数据安全性无法保证 |
Q15：说了这么多重写机制，那为什们重写就可以把我们的AOF文件变小？
- 重写的时候，进程内已经超时的数据不再写入文件
- 旧的AOF文件含有无效命令，重写使用进程内数据直接生成，新的AOF文件只保留最终数据的写入命令
- 多条写命令可以合并为一个，为了防止溢出，以64个元素为界拆分为多条
待更新
