Redis面试题

Redis

Q:Redis有哪些优势？

  • 速度快，因为数据存在内存中
  • 支持丰富数据类型，支持string，list，set，sorted set，hash
  • 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
  • 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
  • 单线程，单进程，采用IO多路复用技术。

Q:哪些场景不适合使用Redis？

  • 更新频繁的情景，对于更新频率过高的数据，频繁同步缓存中的数据会花费较多的时间。
  • 一致性要求严格的情景，只要数据产生了副本，就一定会出现副本数据与原数据之间的差异；
  • 读少的情景，对于读取非常少的系统而言，使用缓存就完全没有意义了，毕竟使用缓存的目的是为了读取数据更高效；
  • 数据量很小的情况下，也没必要使用缓存了，因为数据库本身完全可以支持。

Redis数据结构

Q:Redis的存储结构是怎样的？
key-value键值对。

Q:Redis支持哪些数据结构？
string(字符串),hash(哈希),list(队列),set(集合)及 sorted set(有序集合)。其他的还有 bitmaps(位图)，hyperloglog(可用于基数统计),GEO(地理位置定位) 等。

Q:Redis的数据结构，有哪些应用场景？
string，简单地get/set缓存。
hash，可以缓存用户资料。比如命令： hmset user1 name "lin" sex "male" age "25" ，缓存用户user1的资料，姓名为lin，性别为男，年龄25。
list，可以做队列。往list队列里面push数据，然后再pop出来。
set，set堆放的是一堆不重复值的集合。所以可以做全局去重的功能。
zset，sorted set多了一个权重参数score,集合中的元素能够按score进行排列。可以用来做排行榜。
详情见：https://www.cnblogs.com/expiator/p/10274151.html

Q:Redis做计数器，可以使用哪些命令？
incr，做加一操作，是原子性的。

Q:Redis的数据结构，底层分别是由什么实现的？
(1)string：Redis自己构建了一种名为 简单动态字符串（simple dynamic string,SDS）的抽象类型，并将 SDS 作为 Redis的默认字符串表示。
(2)list：Redis的List，底层是ZipList，不满足ZipList就使用quicklist双向链表。
首先在列表元素较少的情况下会使用一块连续的内存存储，这个结构是 ziplist ，即压缩列表 . 它将所有的元素紧挨着一起存储，分配的是一块连续的内存，由于内存是连续的，就减少了很多内存碎片和指针的内存占用，进而节约了内存。
当数据量比较多才会改成 quicklist. quickList就是一个标准的双向链表的配置，有head 有tail;
(3)hash：底层是zipList和hashTable。
当同时满足下面两个条件时，使用ziplist（压缩列表）编码： 列表保存元素个数小于512个; 每个元素长度小于64字节
不能满足这两个条件的时候使用 hashtable 编码。
hashtable 编码的哈希表对象底层使用字典数据结构，哈希对象中的每个键值对都使用一个字典键值对。
(4)set：底层是intset 和 HashTable。
intset 编码的集合对象使用整数集合作为底层实现，集合对象包含的所有元素都被保存在整数集合中。
hashtable 编码的集合对象使用 字典作为底层实现，字典的每个键都是一个字符串对象，这里的每个字符串对象就是一个集合中的元素，而字典的值则全部设置为 null。这里可以类比Java集合中HashSet 集合的实现，HashSet 集合是由 HashMap 来实现的，集合中的元素就是 HashMap 的key，而 HashMap 的值都设为 null。
当集合同时满足以下两个条件时，使用 intset 编码：集合对象中所有元素都是整数;集合对象所有元素数量不超过512。
不能满足这两个条件的就使用 hashtable 编码。
(5)sorted set：底层是 zipList 和 skipedList 。
skiplist 编码的有序集合对象使用 zset 结构作为底层实现，一个 zset 结构同时包含一个字典和一个跳跃表：
字典的键保存元素的值，字典的值则保存元素的分值；跳跃表节点的 object 属性保存元素的成员，跳跃表节点的 score 属性保存元素的分值。

typedef struct zset{
     //跳跃表
     zskiplist *zsl;
     //字典
     dict *dice;
} zset;

当有序集合对象同时满足以下两个条件时，对象使用 ziplist 编码：保存的元素数量小于128；保存的所有元素长度都小于64字节。　　
不能满足上面两个条件的使用 skiplist 编码。

参考资料：https://www.cnblogs.com/ysocean/p/9102811.html
详情见：https://blog.csdn.net/Sqdmn/article/details/103634208

Q:为什么sorted set(有序集合)需要同时使用跳跃表和字典来实现？
使用字典，根据key查找value的复杂度是O(1)，但是字典是以无序的方式来保存元素的，进行范围型操作会比较麻烦。
而跳跃表进行范围型操作会比较快。
因此sorted set(有序集合)需要同时使用跳跃表和字典来实现。

Q:讲一下SDS的存储结构？

struct sdshdr {
  //记录buf数组中已使用字节的数量
  //等于SDS所保存字符串的长度
  int len;
  
  //记录buf数组中未使用字节的数量
  int free;
  
  //字节数组，用于保存字符串。SDS遵循C字符串以空字符结尾的惯例。比如'R','e','d','i','s','\0'
  char buf[];
}

Q:C字符串和SDS，有什么区别？

详情见： 《Redis设计与实现》

Q:对比C字符串，Redis的SDS有哪些优点？
(1)常数复杂度获取字符串的长度。因为SDS中的len字段就记录了字符串长度。
(2)杜绝缓冲区溢出。
(3)减少修改字符串长度时所需的内存重分配的次数。
(4)二进制安全。
(5)兼容部分C字符串的函数。

Redis持久化

Q:Redis怎么保证可靠性？
Q:Redis的持久化方式有哪些？有哪些优缺点？
一个可靠安全的系统，肯定要考虑数据的可靠性，尤其对于内存为主的redis，就要考虑一旦服务器挂掉，启动之后，如何恢复数据的问题，也就是说数据如何持久化的问题。

  • AOF，就是备份操作记录。AOF由于是备份操作命令，备份快，恢复慢。
    AOF以独立日志的方式，记录了每次写入命令，重启时再重新执行AOF文件中的命令来恢复数据。AOF的工作流程包括：命令写入（append）、文件同步（sync）、文件重写（rewrite）、重启加载（load）。
    AOF持久化的优缺点如下：
    优点：与RDB持久化可能丢失大量的数据相比，AOF持久化的安全性要高很多。通过使用everysec选项，用户可以将数据丢失的时间窗口限制在1秒之内。
    缺点：AOF文件存储的是协议文本，它的体积要比二进制格式的”.rdb”文件大很多。AOF需要通过执行AOF文件中的命令来恢复数据库，其恢复速度比RDB慢很多。AOF在进行重写时也需要创建子进程，在数据库体积较大时将占用大量资源，会导致服务器的短暂阻塞。

  • RDB，就是备份所有数据，使用了快照。RDB恢复数据比较快。
    RDB(Redis Database)是Redis默认采用的持久化方式，它以快照的形式将进程数据持久化到硬盘中。RDB会创建一个经过压缩的二进制文件，文件以“.rdb”结尾，内部存储了各个数据库的键值对数据等信息。RDB持久化的触发方式有两种：
    手动触发：通过SAVE或BGSAVE命令触发RDB持久化操作，创建“.rdb”文件；
    自动触发：通过配置选项，让服务器在满足指定条件时自动执行BGSAVE命令。
    其中，SAVE命令执行期间，Redis服务器将阻塞，直到“.rdb”文件创建完毕为止。而BGSAVE命令是异步版本的SAVE命令，它会使用Redis服务器进程的子进程，创建“.rdb”文件。BGSAVE命令在创建子进程时会存在短暂的阻塞，之后服务器便可以继续处理其他客户端的请求。总之，BGSAVE命令是针对SAVE阻塞问题做的优化，Redis内部所有涉及RDB的操作都采用BGSAVE的方式，而SAVE命令已经废弃.
    RDB持久化的优缺点如下：
    优点：RDB生成紧凑压缩的二进制文件，体积小，使用该文件恢复数据的速度非常快；
    缺点：RDB快照是一次全量备份，存储的是内存数据的二进制序列化形式，存储上非常紧凑。当进行快照持久化时，会开启一个子进程专门负责快照持久化，子进程会拥有父进程的内存数据，父进程修改内存子进程不会反应出来，所以在快照持久化期间修改的数据不会被保存，可能丢失数据。
    无法保证最近一次快照后的数据。所以RDB持久化没办法做到实时的持久化。

  • RDB-AOF混合持久化：
    Redis从4.0开始引入RDB-AOF混合持久化模式，这种模式是基于AOF持久化构建而来的。用户可以通过配置文件中的“aof-use-rdb-preamble yes”配置项开启AOF混合持久化。Redis服务器在执行AOF重写操作时，会按照如下原则处理数据：
    像执行BGSAVE命令一样，根据数据库当前的状态生成相应的RDB数据，并将其写入AOF文件中；
    对于重写之后执行的Redis命令，则以协议文本的方式追加到AOF文件的末尾，即RDB数据之后。
    通过使用RDB-AOF混合持久化，用户可以同时获得RDB持久化和AOF持久化的优点，服务器既可以通过AOF文件包含的RDB数据来实现快速的数据恢复操作，又可以通过AOF文件包含的AOF数据来将丢失数据的时间窗口限制在1s之内。

参考资料： https://www.nowcoder.com/issue/tutorial?tutorialId=94&uuid=d96fa15a169c44e9a94dda690f27da28
Q:AOF文件过大，怎么处理？
会进行AOF文件重写。
1.随着AOF文件越来越大，里面会有大部分是重复命令或者可以合并的命令
2.重写的好处：减少AOF日志尺寸，减少内存占用，加快数据库恢复时间。
执行一个 AOF文件重写操作，重写会创建一个当前 AOF 文件的体积优化版本。
详情见： https://blog.csdn.net/stevendbaguo/article/details/82855726

Q:讲一下AOF重写的过程。
AOF文件重写的具体过程分为几步：
首先，根据当前Redis内存里面的数据，重新构建一个新的AOF文件,
然后，读取当前Redis里面的数据，写入到新的AOF文件里面,
最后，重写完成以后，用新的AOF文件覆盖现有的AOF文件.

另外，因为AOF在重写的过程中需要读取当前内存里面所有的键值数据，再生成对应的一条指令进行保存。
而这个过程是比较耗时的，对业务会产生影响。
所以Redis把重写的过程放在一个后台子进程里面来完成，
这样一来，子进程在做重写的时候，主进程依然可以继续处理客户端请求。
最后，为了避免子进程在重写过程中，主进程的数据发生变化，
导致AOF文件和Redis内存中的数据不一致的问题，Redis还做了一层优化。
就是子进程在重写的过程中，主进程的数据变更需要追加到AOF重写缓冲区里面。
等到AOF文件重写完成以后，再把AOF重写缓冲区里面的内容追加到新的AOF文件里面

Q:讲一下Redis的事务
先以 MULTI 开始一个事务， 然后将多个命令入队到事务中， 最后由 EXEC 命令触发事务， 一并执行事务中的所有命令。如果想放弃这个事务，可以使用DISCARD命令。
Redis事务无法回滚，那怎么处理？

Q:怎么设置Redis的key的过期时间？
key的的过期时间通过EXPIRE key seconds命令来设置数据的过期时间。返回1表明设置成功，返回0表明key不存在或者不能成功设置过期时间。

Redis过期策略

Q:Redis的过期策略有哪些？(高频)
惰性删除：当读/写一个已经过期的key时，会触发惰性删除策略，直接删除掉这个过期key，并按照key不存在去处理。
惰性删除，对内存不太好，已经过期的key会占用太多的内存。

定期删除：每隔一段时间，就会对Redis进行检查，主动删除一批已过期的key。
定期删除的策略，默认情况下Redis每秒检测10次， 检测的对象是所有设置了过期时间的键集合，每次从这个集合中随机检测20个键查看他们是否过期，如果过期就直接删除，如果过期的key比例超过1/4，那就把上述操作重复一次（贪心算法）。同时为了保证过期扫描不会出现循环过度，导致线程卡死现象，算法还增加了扫描时间的上限，默认不会超过25ms。

逻辑记忆：为什么要删除？过期了没用了，要删除，得用过期删除策略。
谐音联想记忆：过惰，过除人

Q:为什么Redis不使用定时删除？
定时删除，就是在设置key的过期时间的同时，创建一个定时器，让定时器在过期时间来临时，立即执行对key的删除操作。

定时删除，会占用CPU，影响服务器的响应时间和性能。

Redis内存淘汰

Q:Redis 的内存淘汰机制都有哪些？
当前已用内存超过maxmemory限定时，会触发主动清理策略，也就是Redis的内存回收策略。

LRU、TTL。

noeviction：默认策略，不会删除任何数据，拒绝所有写入操作并返回客户端错误信息，此时Redis只响应读操作。
volatitle-lru：根据LRU算法删除设置了超时属性的键，知道腾出足够空间为止。如果没有可删除的键对象，回退到noeviction策略。
allkeys-lru：根据LRU算法删除键，不管数据有没有设置超时属性，直到腾出足够空间为止。
allkeys-random：随机删除所有键，知道腾出足够空间为止。
volatitle-random：随机删除过期键，知道腾出足够空间为止。
volatitle-ttl：根据键值对象的ttl属性，删除最近将要过期数据。如果没有，回退到noeviction策略

更详细的策略如下：
volatile-lru：从已设置过期时间的key中，移出最近最少使⽤的key进⾏淘汰
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（这个是最常⽤的）
volatile-ttl：从已设置过期时间的key中，移出将要过期的key
volatile-random：从已设置过期时间的key中，随机选择key淘汰
allkeys-random：从key中随机选择key进⾏淘汰
no-eviction：禁⽌淘汰数据。当内存达到阈值的时候，新写⼊操作报错
volatile-lfu：从已设置过期时间的数据集(server.db[i].expires)中挑选最不经常使⽤的数据淘汰(LFU(Least
Frequently Used)算法，也就是最频繁被访问的数据将来最有可能被访问到)
allkeys-lfu：当内存不⾜以容纳新写⼊数据时，在键空间中，移除最不经常使⽤的key。

Q:手写一下LRU算法 。

主从模式、哨兵模式

Q:Redis的搭建有哪些模式？(高频)
主从模式、哨兵模式、Cluster（集群）模式。
最好是用集群模式。
详情见：https://new.qq.com/omn/20180126/20180126G00THE.html

主从模式：一主多从，读写分离。主节点写，从节点读，主从模式的弊端是如果master挂了，服务器只能进行读功能。
哨兵模式：

1.可以解决主从模式的弊端：master挂掉之后不能提供写功能。
2.哨兵模式是建立在主从模式的
3.当master挂掉之后，会自动从slave中选一个作为master。若master重新启动，master则会转化为现有的master下的一个slave
4.当slave切换时，会通过发布订阅方式，将slave所对应的master更改
5.因为哨兵也是一个进程，所以也有挂掉的可能，需要配置多个哨兵互相监督。一个哨兵可以监督多个主从数据库。同样，一个主从数据库可以被多个哨兵监督。

集群模式：

1.自动将数据进行分片，每个master上放一部分数据提供内置的高可用支持，部分master不可用时，还是可以继续工作的。
2.支撑N个redis master node，每个master node都可以挂载多个slave node。
3.高可用，因为每个master都有salve节点，那么如果mater挂掉，redis cluster这套机制，就会自动将某个slave切换成master。

Q:讲一下Redis主从复制的过程。（Redis是怎么同步数据的？讲一下Redis的同步机制)
从机发送SYNC(同步)命令，主机接收后会执行BGSAVE(异步保存)命令备份数据。
主机备份后，就会向从机发送备份文件。主机之后还会发送缓冲区内的写命令给从机。
当缓冲区命令发送完成后，主机执行一条写命令，就会往从机发送同步写入命令。
更详细的步骤见： https://www.cnblogs.com/expiator/p/9881989.html

Q:Redis主从同步，是全量同步，还是部分同步？
redis主从数据同步可以分为全量同步和部分同步。
每个redis启动时都会生成一个随机字符串RID（replication ID ），从节点怎么判断需要同步多少呢？
通过偏移量offset来确定。主节点每次有数据写入，都会在offset上加上写入的字节长度，所以从节点通过比较RID和offset就能确定需要同步多少数据。

部分同步：
1.从节点保存的主节点RID与主节点的RID一致(相同)时，从节点非第一次同步，通过offset把这部分需要同步的数据放入缓冲区，然后异步同步到从节点。
(谐音记忆：同步，同"部"。ID相"同"，"部"分同步)

全量同步：
1.当从节点第一次启动，进行数据同步时，是全量同步的。
2.当从节点保存的主节点RID与主节点的RID不一致时，说明主节点可能宕机或重启过啥的，数据已经不一致了，所以需要重新全量同步，同时删除掉旧的数据。
3.当部分同步需要同步的数据超过了缓存区的大小限制时，采用全量同步。

详情见： https://blog.csdn.net/zhujuntiankong/article/details/122938306

Q:讲一下Redis哨兵机制。
下面是Redis官方文档对于哨兵功能的描述：
监控（Monitoring）：哨兵会不断地检查主节点和从节点是否运作正常。
自动故障转移（Automatic Failover）：当主节点不能正常工作时，哨兵会开始自动故障转移操作，它会将失效主节点的其中一个从节点升级为新的主节点，并让其他从节点改为复制新的主节点。
配置提供者（Configuration Provider）：客户端在初始化时，通过连接哨兵来获得当前Redis服务的主节点地址。
通知（Notification）：哨兵可以将故障转移的结果发送给客户端。

Redis集群

Q:你用过的Redis是多主多从的，还是一主多从的？集群用到了多少节点？用到了多少个哨兵？
集群模式。三主三从。

Q:你们的Redis采用的是哪个版本？
3.0及以上。支持集群。

Q:Redis采用多主多从的集群模式，各个主节点的数据是否一致？
各个主节点的数据不会一样。每个主节点，负责一部分哈希槽的数据。
查询的时候，如果当前节点没有对应的key数据， Redis会转发到对应的节点上进行查询。

Q:Redis集群有哪些特性？
master和slaver。主从复制。哨兵模式。

Q:Redis集群会提供读写分离么？
不提供。
slave充当副本，不对外提供读、写服务，只作为故障转移使用。

哈希槽

Q:Redis集群数据分片的原理是什么？（Redis集群使用的是什么算法？）
Redis数据分片原理是哈希槽(hash slot)。
Redis 集群有 16384 个哈希槽。 每一个 Redis 集群中的节点都承担一个哈希槽的子集。

Q: Redis是怎么进行水平扩容的？
Redis的哈希槽让在集群中添加和移除节点非常容易。
在Redis集群中新增加一个主节点，主要是会重新分片，需要给新增的节点指派哈希槽。
例如，如果我想添加一个新节点 D，Redis会让我从节点 A，B， C 移动一些哈希槽到节点 D。同样地，如果我想从集群中移除节点 A，我只需要移动 A 的哈希槽到 B 和 C。 当节点 A 变成空的以后，我就可以从集群中彻底删除它。 因为从一个节点向另一个节点移动哈希槽并不需要停止操作，所以添加和移除节点，或者改变节点持有的哈希槽百分比，都不需要任何停机时间(downtime)。

Q:讲一下一致性Hash算法。
一致性Hash算法将整个哈希值空间组织成一个虚拟的圆环, 我们对key进行哈希计算，使用哈希后的结果对2^32取模，
hash环上必定有一个点与这个整数对应。依此确定此数据在环上的位置，从此位置沿环顺时针“行走”，第一台遇到的服务器就是其应该定位到的服务器。

一致性Hash算法对于节点的增减都只需重定位环空间中的一小部分数据，具有较好的容错性和可扩展性。

比如，集群有四个节点 Node A、B、C、D，增加一台节点 Node X。Node X 的位置在 Node B 到 Node C 直接，那么受到影响的仅仅是 Node B 到 Node X 间的数据，它们要重新落到 Node X 上。

所以一致性哈希算法对于容错性和扩展性有非常好的支持。

参考资料： https://blog.csdn.net/qq_21125183/article/details/90019034

Q:为什么Redis Cluster分片不使用Redis一致性Hash算法？
一致性哈希算法也有一个严重的问题，就是数据倾斜。

如果在分片的集群中，节点太少，并且分布不均，一致性哈希算法就会出现部分节点数据太多，部分节点数据太少。也就是说无法控制节点存储数据的分配。

Q:集群的拓扑结构有没有了解过？集群是怎么连接的？
无中心结构。Redis-Cluster采用无中心结构，每个节点保存数据和整个集群状态,每个节点都和其他所有节点连接。

Redis集群通信

Q:Redis集群中的各个节点发送和接收消息，有哪些类型？
MEET消息：发送者会向接收者发送MEET消息，请求接收者加入发送者当前所处的集群。
PING消息：集群里每个节点，每隔一秒钟就会随机选出5个节点，对这5个节点中最长时间没有发送过PING消息的节点发送PING消息，以此来检测被选中的节点是否在线。
PONG消息：当接收者收到发送者发来的MEET消息或者PING消息时，为了向发送 者确认这条MEET消息或者PING消息已到达，接收者会向发送者返回一条PONG 消息。另外，一个节点也可以通过向集群广播自己的PONG消息来让集群中的其他 节点立即刷新关于这个节点的认识，例如当一次故障转移操作成功执行之后，新的主节点会向集群广播一条PONG消息，以此来让集群中的其他节点立即知道这个节 点已经变成了主节点，并且接管了已下线节点负责的槽。
FAIL消息：当一个主节点A判断另一个主节点B已经进人FAIL状态时，节点A 会向集群广播一条关于节点B的EAI工消息，所有收到这条消息的节点都会立即将 节点B标记为已下线。
PUBLISH消息：当节点接收到一个PUBLISH命令时，节点会执行这个命令，并向 集群广播一条PUB工ISH消息，所有接收到这条PUBLISH消息的节点都会执行相同 的PUBLISH命令。

Q:讲一下Redis集群的通信协议。
Redis集群，采用Gossip协议进行通信。
其中Gossip协议，由MEET、PING、PONG三种消息实现。

Redis缓存 面试题

Q:缓存雪崩是什么？(高频)
如果缓存数据设置的过期时间是相同的，并且Redis恰好将这部分数据全部删光了。这就会导致在这段时间内，这些缓存同时失效，全部请求到数据库中。这就是缓存雪崩。
怎么预防缓存雪崩？
解决方法：在缓存的时候给过期时间加上一个随机值，这样就会大幅度的减少缓存在同一时间过期。

Q:缓存雪崩怎么处理？

  • 修改数据放入缓存的时间，或修改数据在缓存中的过期时间；
  • 让缓存数据永不过期；
  • 互斥锁，由高并发转换成低并发，保护DB；
  • 热点隔离，实时热点发现系统；
  • 水平扩容数据库，压力平摊，保护DB；
  • 提前压测，得出阈值，限流处理，保护服务与DB；
    参考资料： https://blog.csdn.net/javahome_laohei/article/details/123724004

Q:缓存穿透是什么？(高频)
缓存穿透是指查询一个一定不存在的数据。由于缓存不命中，并且出于容错考虑，如果从数据库查不到数据则不写入缓存，这将导致这个不存在的数据每次请求都要到数据库去查询，失去了缓存的意义。

Q:怎么解决缓存穿透？
有很多种方法可以有效地解决缓存穿透问题，最常见的则是采用布隆过滤器，将所有可能存在的数据哈希到一个足够大的 bitmap 中，一个一定不存在的数据会被这个 bitmap 拦截掉，从而避免了对底层存
储系统的查询压力。
另外也有一个更为简单粗暴的方法， 如果一个查询返回的数据为空（不管是数据不存在，还是系统故障），我们仍然把这个空结果进行缓存，但它的过期时间会很短，最长不超过五分钟。
通过这个直接设置的默认值存放到缓存，这样第二次到缓冲中获取就有值了，而不会继续访问数据库。

Q:讲一下布隆过滤器。
布隆过滤器的主要是由一个很长的二进制向量和若干个（k个）散列映射函数组成。因为每个元数据的存储信息值固定，而且总的二进制向量固定。所以在内存占用和查询时间上都远远超过一般的算法。当然存在一定的不准确率（可以控制）和不容易删除样本数据。
布隆过滤器的优点： 大批量数据去重，特别的占用内存。但是用布隆过滤器（Bloom Filter）会非常的省内存。
布隆过滤器的特点：当布隆过滤器说某个值存在时，那可能就不存在，如果说某个值不存在时，那肯定就是不存在了。
布隆过滤器的应用场景：新闻推送(不重复推送)。解决缓存穿透的问题。

Q:什么是缓存与数据库双写一致问题？
Q:如何保证缓存与数据库的一致性？(高频)
读的时候，先读缓存，缓存没有的话，就读数据库，然后取出数据后放入缓存。
先更新数据库，再删除缓存。

Q:缓存与数据库的更新，会出现哪些问题？
1.更新DB或更新缓存两个步骤，因为无法保证原子性，只要有一个失败，都会导致数据不一致。
2.并发场景，并发写或并发读写场景导致数据不一致。

Q:先更新数据库，再更新缓存，会有什么问题？
如果同时有请求A和请求B进行更新操作，那么会出现
（1）线程A更新了数据库
（2）线程B更新了数据库
（3）线程B更新了缓存
（4）线程A更新了缓存
这就出现请求A更新缓存应该比请求B更新缓存早才对，但是因为网络等原因，B却比A更早更新了缓存。这就导致了脏数据，因此不考虑。

Q:先删除缓存，再更新数据库，会有什么问题？
该方案会导致不一致的原因是。同时有一个请求A进行更新操作，另一个请求B进行查询操作。那么会出现如下情形:
（1）请求A进行写操作，删除缓存
（2）请求B查询发现缓存不存在
（3）请求B去数据库查询得到旧值
（4）请求B将旧值写入缓存
（5）请求A将新值写入数据库
上述情况就会导致不一致的情形出现。而且，如果不采用给缓存设置过期时间策略，该数据永远都是脏数据。

Q:先更新数据库，再删除缓存，会有什么问题？怎么解决？
如果第一步的先更新数据库成功了，但是在第二步的删除缓存失败了，那么就会出现数据库是新数据，而缓存是旧数据，数据不一致。
怎么解决呢？延迟双删。
异步重试。删除缓存失败，那就多重试几次。
可以通过MQ重试，把需要缓存的redis的key发到MQ，MQ消费者取出缓存，并删除缓存。

详细的解决方案，见： https://www.cnblogs.com/rjzheng/p/9041659.html

Redis分布式锁 面试题

Redis分布式锁， 参数资料：https://blog.csdn.net/lisu061714112/article/details/120464096

Q:什么场景用Redis分布式锁？什么场景用zookeeper分布式锁？
如果你的实际业务场景，更需要的是保证数据高可用性。那么请使用AP类型的分布式锁，比如：redis，它是基于内存的，性能比较好，但有丢失数据的风险。
如果你的实际业务场景，更需要的是保证数据一致性。那么请使用CP类型的分布式锁，比如：zookeeper，它是基于磁盘的，性能可能没那么好，但数据一般不会丢。
参考资料：https://blog.csdn.net/lisu061714112/article/details/120464096

Q:Redis如何实现分布式锁？
使用set key value ex nx 命令。
当key不存在时，将 key 的值设为 value ，返回1。若给定的 key 已经存在，则setnx不做任何动作，返回0。
当setnx返回1时，表示获取锁，做完操作以后del key，表示释放锁，如果setnx返回0表示获取锁失败。
详细的命令如下：

set key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]
EX seconds：设置失效时长，单位秒
PX milliseconds：设置失效时长，单位毫秒
NX：key不存在时设置value，成功返回OK，失败返回(nil)
XX：key存在时设置value，成功返回OK，失败返回(nil)。

示例如下：

set name fenglin ex 100 nx

详情见：https://blog.csdn.net/qq_30038111/article/details/90696233
Q:为什么不先set nx，然后再使用expire设置超时时间？
我们需要保证setnx命令和expire命令以原子的方式执行，否则如果客户端执行setnx获得锁后，这时客户端宕机了，那么这把锁没有设置过期时间，导致其他客户端永远无法获得锁了。

Q:使用Redis分布式锁，key和value分别设置成什么？
value可以使用json格式的字符串。
示例：

{
    "count":1,
    "expireAt":147506817232,
    "requestId":22224,
    "mac":"28-D2-44-0E-0D-9A",
    "threadId":14
}

Q:Redis实现的分布式锁，如果某个系统获取锁后，宕机了怎么办？
系统模块宕机的话，可以通过设置过期时间(就是设置缓存失效时间)解决。系统宕机时锁阻塞，过期后锁释放。

Q:如果线程A加锁成功了，但是由于业务功能耗时时间很长，超过了设置的超时时间，这时候redis会自动释放线程A加的锁，
其他线程B就能拿到锁，怎么处理这种问题？
属于锁超时的问题。
如果达到了超时时间，但业务代码还没执行完，需要给锁自动续期。
获取锁之后，自动开启一个定时任务，每隔10秒钟，自动刷新一次过期时间。这种机制在redisson框架中，有个比较霸气的名字：watch dog，即传说中的看门狗。

Q:Redis分布式锁如何删除锁？
Q:设置缓存失效时间，那如果前一个线程把这个锁给删除了呢？
Q:如果加锁和解锁之间的业务逻辑执行的时间比较长，超过了锁过期的时间，执行完了，又删除了锁，就会把别人的锁给删了。怎么办？
这两个属于锁超时的问题。
可以将锁的value设置为Json字符串，在其中加入线程的id或者请求的id，在删除之前，get一下这个key，判断key对应的value是不是当前线程的。只有是当前线程获取的锁，当前线程才可以删除。

Q:Redis分布式锁，怎么保证可重入性？
可以将锁的value设置为Json字符串，在其中加入线程的id和count变量。
当count变量的值为0时，表示当前分布式锁没有被线程占用。
如果count变量的值大于0，线程id不是当前线程，表示当前分布式锁已经被其他线程占用。
如果count变量的值大于0，线程id是当前线程的id，表示当前线程已经拿到了锁，不必阻塞，可以直接重入，并将count变量的值加一即可。
这种思路，其实就是参考了ReentrantLock可重入锁的机制。

Q:Redis做分布式锁，Redis做了主从，如果设置锁之后，主机在传输到从机的时候挂掉了，从机还没有加锁信息，如何处理？
可以使用开源框架Redisson，采用了redLock。

Q:讲一下Redis的redLock。
RedissonRedLock加锁过程如下：
（1）循环向所有的redisson node节点加锁，假设节点数为N，例子中N等于5。
（2）如果在N个节点当中，有N/2 + 1个节点加锁成功了，那么整个RedissonRedLock加锁是成功的。
(3) 如果在N个节点当中，小于N/2 + 1个节点加锁成功，那么整个RedissonRedLock加锁是失败的。
(4) 如果中途发现各个节点加锁的总耗时，大于等于设置的最大等待时间，则直接返回失败。
使用Redlock算法，确实能解决多实例场景中，假如master节点挂了，导致分布式锁失效的问题。
参考资料：https://blog.csdn.net/lisu061714112/article/details/120464096

IO多路复用

Q:什么是IO多路复用？
IO多路复用（IO Multiplexing）一种同步IO模型，单个进程/线程就可以同时处理多个IO请求。一个进程/线程可以监视多个文件句柄；一旦某个文件句柄就绪，就能够通知应用程序进行相应的读写操作；没有文件句柄就绪时会阻塞应用程序，交出cpu。
多路是指网络连接，复用指的是同一个进程/线程。
一个进程/线程虽然任一时刻只能处理一个请求，但是处理每个请求的事件时，耗时控制在 1 毫秒以内，这样 1 秒内就可以处理上千个请求，把时间拉长来看，多个请求复用了一个进程/线程，这就是多路复用，这种思想很类似一个 CPU 并发多个进程，所以也叫做时分多路复用。
参考资料： https://blog.csdn.net/m0_51319483/article/details/124264619
Q:IO多路复用，有哪些实现方式？
select、poll、epoll
Q:Redis采用的是哪一种IO多路复用方式？
epoll。
Q:select、poll、epoll的区别？

select poll epoll
数据结构 bitmap 数组 红黑树
最大连接数 1024 无上限 无上限
fd拷贝 每次调用selec拷贝 每次调用poll拷贝 fd首次调用epoll_ctl拷贝，每次调用epoll_wait不拷贝
工作效率 轮询O：(n） 轮询：O(n） 回调：O(1)

详情见： https://blog.csdn.net/wteruiycbqqvwt/article/details/90299610

Redis限流

Q:使用 Redis设计一个限流的功能。
限流涉及的最主要的就是滑动窗口。
第一种: 使用Redis的 zset。
使用一个zset，当每一次请求进来的时候，value保持唯一，可以用UUID生成，而score可以用当前时间戳表示，因为score我们可以用来计算当前时间戳之内有多少的请求数量。而zset数据结构也提供了range方法让我们可以很轻易的获取到2个时间戳内有多少请求。
第二种：使用Redis的 list。
依靠Java的定时任务，定时往令牌桶List中加入新的令牌（使用List的rightPush方法），当然令牌也需要唯一性，这里还是用UUID生成令牌。
每访问一次请求的时候，可以从Redis中获取一个令牌，如果拿到令牌了，那就说明没超出限制，而如果拿不到，则结果相反。
详情见： https://zhuanlan.zhihu.com/p/439093222

参考资料：

《Redis设计与实现》
《Redis设计与实现》的笔记： https://www.cnblogs.com/expiator/p/10428655.html

posted on 2022-08-19 22:50  乐之者v  阅读(166)  评论(0)  编辑  收藏  举报

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