redis面試題匯總

　　redis是一個基于內(nèi)存的高性能key-value數(shù)據(jù)庫，目前職場中對這方面的人才還是有較高的需求。今天W3Cschool為大家整理了一些關(guān)于Redis方面的經(jīng)典面試題，希望可以幫到還在求職路上的童鞋們。

　　相關(guān)閱讀：

　　Redis教程

　　Redis開發(fā)運維實踐指南

　　Redis 設(shè)計與實現(xiàn)

　　1、redis是什么？

　　Redis是一個開源（BSD許可）的，內(nèi)存中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲系統(tǒng)，它可以用作數(shù)據(jù)庫、緩存和消息中間件。

　　2、Redis有什么特點

　　Redis是一個Key-Value類型的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，和memcached有點像，整個數(shù)據(jù)庫都是在內(nèi)存當(dāng)中進行加載操作，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。Redis的性能很高，可以處理超過10萬次/秒的讀寫操作，是目前已知性能最快的Key-Value DB。

　　除了性能外，Redis還支持保存多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，此外單個value的最大限制是1GB，比memcached的1MB高太多了，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(dāng)作一 個功能加強版的memcached來用。

　　當(dāng)然，Redis也有缺陷，那就是是數(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比較適合那些局限在較小數(shù)據(jù)量的高性能操作和運算上。

　　3.使用redis有哪些好處？

　　(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)

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

　　(3) 支持事務(wù)，操作都是原子性，所謂的原子性就是對數(shù)據(jù)的更改要么全部執(zhí)行，要么全部不執(zhí)行

　　(4) 豐富的特性：可用于緩存，消息，按key設(shè)置過期時間，過期后將會自動刪除

　　4.redis相比memcached有哪些優(yōu)勢？

　　(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

　　(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？

　　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。

　　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。

　　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常見性能問題和解決方案：

　　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(dāng)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。

　　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。

　　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。

　　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)

　　7. mySQL里有2000w數(shù)據(jù)，redis中只存20w的數(shù)據(jù)，如何保證redis中的數(shù)據(jù)都是熱點數(shù)據(jù)

　　相關(guān)知識：redis 內(nèi)存數(shù)據(jù)集大小上升到一定大小的時候，就會施行數(shù)據(jù)淘汰策略（回收策略）。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)

　　8.請用Redis和任意語言實現(xiàn)一段惡意登錄保護的代碼，限制1小時內(nèi)每用戶Id最多只能登錄5次。具體登錄函數(shù)或功能用空函數(shù)即可，不用詳細(xì)寫出。

　　用列表實現(xiàn):列表中每個元素代表登陸時間,只要最后的第5次登陸時間和現(xiàn)在時間差不超過1小時就禁止登陸.用Python寫的代碼如下：

#!/usr/bin/env python3
import redis  
import sys  
import time  
 
r = redis.StrictRedis(host=’127.0.0.1′, port=6379, db=0)  
try:       
    id = sys.argv[1]
except:      
    print(‘input argument error’)    
    sys.exit(0)  
if r.llen(id) >= 5 and time.time() – float(r.lindex(id, 4)) <= 3600:      
    print(“you are forbidden logining”)
else:       
    print(‘you are allowed to login’)    
    r.lpush(id, time.time())    
    # login_func()

　　9.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(yán)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。

　　10.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

　　11.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：

　　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。

　　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。

　　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：

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　5). 當(dāng)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?jǐn)?shù)據(jù)被寫入到磁盤，而另外一部分?jǐn)?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?jǐn)?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(rèn)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(dāng)前連接獲取的mykey的值被其它連接的客戶端修改，那么當(dāng)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.redis持久化的幾種方式

　　1、快照（snapshots）

　　缺省情況情況下，Redis把數(shù)據(jù)快照存放在磁盤上的二進制文件中，文件名為dump.rdb。你可以配置Redis的持久化策略，例如數(shù)據(jù)集中每N秒鐘有超過M次更新，就將數(shù)據(jù)寫入磁盤；或者你可以手工調(diào)用命令SAVE或BGSAVE。

　　工作原理

　?。?nbsp;Redis forks.

　?。?nbsp;子進程開始將數(shù)據(jù)寫到臨時RDB文件中。

　?。?nbsp;當(dāng)子進程完成寫RDB文件，用新文件替換老文件。

　?。?nbsp;這種方式可以使Redis使用copy-on-write技術(shù)。

　　2、AOF

　　快照模式并不十分健壯，當(dāng)系統(tǒng)停止，或者無意中Redis被kill掉，最后寫入Redis的數(shù)據(jù)就會丟失。這對某些應(yīng)用也許不是大問題，但對于要求高可靠性的應(yīng)用來說，

　　Redis就不是一個合適的選擇。

　　Append-only文件模式是另一種選擇。

　　你可以在配置文件中打開AOF模式

　　3、虛擬內(nèi)存方式

　　當(dāng)你的key很小而value很大時,使用VM的效果會比較好.因為這樣節(jié)約的內(nèi)存比較大.

　　當(dāng)你的key不小時,可以考慮使用一些非常方法將很大的key變成很大的value,比如你可以考慮將key,value組合成一個新的value.

　　vm-max-threads這個參數(shù),可以設(shè)置訪問swap文件的線程數(shù),設(shè)置最好不要超過機器的核數(shù),如果設(shè)置為0,那么所有對swap文件的操作都是串行的.可能會造成比較長時間的延遲,但是對數(shù)據(jù)完整性有很好的保證.

　　自己測試的時候發(fā)現(xiàn)用虛擬內(nèi)存性能也不錯。如果數(shù)據(jù)量很大，可以考慮分布式或者其他數(shù)據(jù)庫

　　15.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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)前生存時間。設(shè)置成功返回 1；當(dāng) 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(rèn)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：

　?。?nbsp;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

　?。?nbsp;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

　?。?nbsp;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

　?。?nbsp;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?jǐn)?shù)據(jù)訪問頻率高，一部分?jǐn)?shù)據(jù)訪問頻率低，則使用allkeys-lru

　　2、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。

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