Redis面試總結(jié)

什么是redis?

Redis 是一個基于內(nèi)存的高性能key-value數(shù)據(jù)庫。 (有空再補充，有理解錯誤或不足歡迎指正)

Reids的特點

Redis本質(zhì)上是一個Key-Value類型的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，很像memcached，整個數(shù)據(jù)庫統(tǒng)統(tǒng)加載在內(nèi)存當中進行操作，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。

因為是純內(nèi)存操作，Redis的性能非常出色，每秒可以處理超過 10萬次讀寫操作，是已知性能最快的Key-Value DB。

Redis的出色之處不僅僅是性能，Redis最大的魅力是支持保存多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，此外單個value的最大限制是1GB，不像 memcached只能保存1MB的數(shù)據(jù)，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，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，因此也可以被當作一 個功能加強版的memcached來用。

Redis的主要缺點是數(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適合的場景主要局限在較小數(shù)據(jù)量的高性能操作和運算上。

Redis支持的數(shù)據(jù)類型

Redis通過Key-Value的單值不同類型來區(qū)分, 以下是支持的類型:

Strings

Lists

Sets 求交集、并集

Sorted Set 

hashes

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。

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

虛擬內(nèi)存

當你的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

分布式

redis支持主從的模式。原則：Master會將數(shù)據(jù)同步到slave，而slave不會將數(shù)據(jù)同步到master。Slave啟動時會連接master來同步數(shù)據(jù)。

這是一個典型的分布式讀寫分離模型。我們可以利用master來插入數(shù)據(jù)，slave提供檢索服務。這樣可以有效減少單個機器的并發(fā)訪問數(shù)量。

讀寫分離模型

通過增加Slave DB的數(shù)量，讀的性能可以線性增長。為了避免Master DB的單點故障，集群一般都會采用兩臺Master DB做雙機熱備，所以整個集群的讀和寫的可用性都非常高。

讀寫分離架構(gòu)的缺陷在于，不管是Master還是Slave，每個節(jié)點都必須保存完整的數(shù)據(jù)，如果在數(shù)據(jù)量很大的情況下，集群的擴展能力還是受限于單個節(jié)點的存儲能力，而且對于Write-intensive類型的應用，讀寫分離架構(gòu)并不適合。

數(shù)據(jù)分片模型

為了解決讀寫分離模型的缺陷，可以將數(shù)據(jù)分片模型應用進來。

可以將每個節(jié)點看成都是獨立的master，然后通過業(yè)務實現(xiàn)數(shù)據(jù)分片。

結(jié)合上面兩種模型，可以將每個master設(shè)計成由一個master和多個slave組成的模型。

Redis的回收策略

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)

1. 使用Redis有哪些好處？

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雜度都是O(1)

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

支持事務，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

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

2. redis相比memcached有哪些優(yōu)勢？

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

redis的速度比memcached快很多

redis可以持久化其數(shù)據(jù)

3. redis常見性能問題和解決方案：

Master最好不要做任何持久化工作，如RDB內(nèi)存快照和AOF日志文件

如果數(shù)據(jù)比較重要，某個Slave開啟AOF備份數(shù)據(jù)，策略設(shè)置為每秒同步一次

為了主從復制的速度和連接的穩(wěn)定性，Master和Slave最好在同一個局域網(wǎng)內(nèi)

盡量避免在壓力很大的主庫上增加從庫

主從復制不要用圖狀結(jié)構(gòu)，用單向鏈表結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，即：Master <- Slave1 <- Slave2 <- Slave3...

這樣的結(jié)構(gòu)方便解決單點故障問題，實現(xiàn)Slave對Master的替換。如果Master掛了，可以立刻啟用Slave1做Master，其他不變。

4. 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。

redis 提供 6種數(shù)據(jù)淘汰策略，上文已經(jīng)列出。

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。

4）、value大小

redis最大可以達到1GB，而memcache只有1MB

6. Redis 常見的性能問題都有哪些？如何解決？

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，當快照比較大時對性能影響是非常大的，會間斷性暫停服務，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，導致服務load過高，出現(xiàn)短暫服務暫?，F(xiàn)象。

4). Redis主從復制的性能問題，為了主從復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，redis 最適合的場景

Redis最適合所有數(shù)據(jù)in-momory的場景，雖然Redis也提供持久化功能，但實際更多的是一個disk-backed的功能，跟傳統(tǒng)意義上的持久化有比較大的差別。

那么可能大家就會有疑問，似乎Redis更像一個加強版的Memcached，那么何時使用Memcached,何時使用Redis呢?

如果簡單地比較Redis與Memcached的區(qū)別，大多數(shù)都會得到以下觀點：

Redis不僅僅支持簡單的k/v類型的數(shù)據(jù)，同時還提供list，set，zset，hash等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲。

Redis支持數(shù)據(jù)的備份，即master-slave模式的數(shù)據(jù)備份。

Redis支持數(shù)據(jù)的持久化，可以將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)保持在磁盤中，重啟的時候可以再次加載進行使用。

（1）、會話緩存（Session Cache）

最常用的一種使用Redis的情景是會話緩存（session cache）。用Redis緩存會話比其他存儲（如Memcached）的優(yōu)勢在于：Redis提供持久化。當維護一個不是嚴格要求一致性的緩存時，如果用戶的購物車信息全部丟失，大部分人都會不高興的，現(xiàn)在，他們還會這樣嗎？

幸運的是，隨著 Redis 這些年的改進，很容易找到怎么恰當?shù)氖褂肦edis來緩存會話的文檔。甚至廣為人知的商業(yè)平臺Magento也提供Redis的插件。

（2）、全頁緩存（FPC）

除基本的會話token之外，Redis還提供很簡便的FPC平臺?；氐揭恢滦詥栴}，即使重啟了Redis實例，因為有磁盤的持久化，用戶也不會看到頁面加載速度的下降，這是一個極大改進，類似PHP本地FPC。

再次以Magento為例，Magento提供一個插件來使用Redis作為全頁緩存后端。

此外，對WordPress的用戶來說，Pantheon有一個非常好的插件  wp-redis，這個插件能幫助你以最快速度加載你曾瀏覽過的頁面。

（3）、隊列

Reids在內(nèi)存存儲引擎領(lǐng)域的一大優(yōu)點是提供 list 和 set 操作，這使得Redis能作為一個很好的消息隊列平臺來使用。Redis作為隊列使用的操作，就類似于本地程序語言（如Python）對 list 的 push/pop 操作。

如果你快速的在Google中搜索“Redis queues”，你馬上就能找到大量的開源項目，這些項目的目的就是利用Redis創(chuàng)建非常好的后端工具，以滿足各種隊列需求。例如，Celery有一個后臺就是使用Redis作為broker，你可以從這里去查看。

（4），排行榜/計數(shù)器

Redis在內(nèi)存中對數(shù)字進行遞增或遞減的操作實現(xiàn)的非常好。集合（Set）和有序集合（Sorted Set）也使得我們在執(zhí)行這些操作的時候變的非常簡單，Redis只是正好提供了這兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。所以，我們要從排序集合中獲取到排名最靠前的10個用戶–我們稱之為“user_scores”，我們只需要像下面一樣執(zhí)行即可：

當然，這是假定你是根據(jù)你用戶的分數(shù)做遞增的排序。如果你想返回用戶及用戶的分數(shù)，你需要這樣執(zhí)行：

ZRANGE user_scores 0 10 WITHSCORES

Agora Games就是一個很好的例子，用Ruby實現(xiàn)的，它的排行榜就是使用Redis來存儲數(shù)據(jù)的，你可以在這里看到。

（5）、發(fā)布/訂閱

最后（但肯定不是最不重要的）是Redis的發(fā)布/訂閱功能。發(fā)布/訂閱的使用場景確實非常多。我已看見人們在社交網(wǎng)絡(luò)連接中使用，還可作為基于發(fā)布/訂閱的腳本觸發(fā)器，甚至用Redis的發(fā)布/訂閱功能來建立聊天系統(tǒng)?。ú?，這是真的，你可以去核實）。

Redis提供的所有特性中，我感覺這個是喜歡的人最少的一個，雖然它為用戶提供如果此多功能。