【大数据开发工程师】面试——Redis

 

是什么

开源的 key-value 存储系统，noSQL数据库。

redis的优势

数据结构、底层实现及应用场景

• string：简单地 get / set 缓存。

• hash：可以缓存kafka偏移量，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

• zset：可以用来做排行榜。

底层实现部分先空。

存储结构

怎么保证数据可靠性？

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（Append Of File） 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 的优点：AOF 更好保证数据不会被丢失，最多只丢失一秒内的数据。另外重写操作保证了数据的有效性，即使日志文件过大也会进行重写。AOF 的日志文件的记录可读性非常的高。 AOF 的缺点：对于相同数量的数据集而言， AOF 文件通常要大于 RDB 文件。

RDB （Redis DataBase）就是备份所有数据，使用了快照。RDB 恢复数据比较快，但是最后一次持久化的数据可能会丢失。

问：AOF 文件过大，怎么处理？

会进行 AOF 文件重写。

• 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。

• 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。

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。

问：Redis 事务无法回滚，那怎么处理

问：Redis 的内存回收机制都有哪些？

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。

问：手写一下 LRU 算法。

问：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。

问：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。

问：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的搭建模式

• 主从模式:
  • 主机数据更新后根据配置和策略，自动同步到备机。
  • master以写为主，slaver以读为主。
• 哨兵模式、
• Cluster（集群）模式。

最好是用集群模式。

问：讲一下 Redis 主从复制的过程。

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。

问：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。

问：Redis 的搭建有哪些模式？

主从模式、哨兵模式、Cluster（集群）模式。最好是用集群模式。

问：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。

问：Redis 采用多主多从的集群模式，各个主节点的数据是否一致？

问：Redis 集群有哪些特性

master 和 slaver。主从复制。读写分离。哨兵模式。

问：Redis 是怎么进行水平扩容的？ 问：Redis 集群数据分片的原理是什么？

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。

哈希槽让在集群中添加和移除节点非常容易。例如，如果我想添加一个新节点 D ，我需要从节点 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）。

过期机制

问：怎么设置 Redis 的 key 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。

问：Redis 的过期策略有哪些？

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。

问：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。 定时删会占用 CPU ，影响服务器的响应时间和性能。