关于java:Redis夺命十二问差点没抗住

Redis 是面试中绕不过的槛，只有在简历中写了用过 Redis，必定逃不过。明天咱们就来模仿一下面试官在 Redis 这个话题上是如何一步一步深刻，全面考查候选人对于 Redis 的掌握情况。

小二：面试官，你好。我是来加入面试的。

面试官：你好，小二。我看了你的简历，熟练掌握 Redis，那么我就轻易问你几个 Redis 相干的问题吧。首先我的问题是，Redis 是单线程还是多线程呢？

小二：Redis 不同版本之间采纳的线程模型是不一样的，在 Redis4.0 版本之前应用的是单线程模型，在 4.0 版本之后减少了多线程的反对。

在 4.0 之前尽管咱们说 Redis 是单线程，也只是说它的网络 I/O 线程以及 Set 和 Get 操作是由一个线程实现的。然而 Redis 的长久化、集群同步还是应用其余线程来实现。

4.0 之后增加了多线程的反对，次要是体现在大数据的异步删除性能上，例如 unlink key、flushdb async、flushall async 等

面试官：答复的很好，那为什么 Redis 在 4.0 之前会抉择应用单线程？而且应用单线程还那么快？

小二：抉择单线程集体感觉次要是应用简略，不存在锁竞争，能够在无锁的状况下实现所有操作，不存在死锁和线程切换带来的性能和工夫上的开销，但同时单线程也不能齐全施展出多核 CPU 的性能。

至于为什么单线程那么快我感觉次要有以下几个起因：

• Redis 的大部分操作都在内存中实现，内存中的执行效率自身就很快，并且采纳了高效的数据结构，比方哈希表和跳表。
• 应用单线程防止了多线程的竞争，省去了多线程切换带来的工夫和性能开销，并且不会呈现死锁。
• 采纳 I/O 多路复用机制解决大量客户端的 Socket 申请，因为这是基于非阻塞的 I/O 模型，这就让 Redis 能够高效地进行网络通信，I/O 的读写流程也不再阻塞。

面试官：不错，那 Redis 是如何实现数据不失落的呢？

小二：Redis 数据是存储在内存中的，为了保障 Redis 数据不失落，那就要把数据从内存存储到磁盘上，以便在服务器重启后还可能从磁盘中复原原有数据，这就是 Redis 的数据长久化。Redis 数据长久化有三种形式。

1）AOF 日志（Append Only File，文件追加形式）：记录所有的操作命令，并以文本的模式追加到文件中。

2）RDB 快照（Redis DataBase）：将某一个时刻的内存数据，以二进制的形式写入磁盘。

3）混合长久化形式：Redis 4.0 新增了混合长久化的形式，集成了 RDB 和 AOF 的长处。

面试官：那你别离说说 AOF 和 RDB 的实现原理 吧。

小二：AOF 采纳的是写后日志的形式，Redis 先执行命令把数据写入内存，而后再记录日志到文件中。AOF 日志记录的是操作命令，不是理论的数据，如果采纳 AOF 办法做故障复原时须要将全量日志都执行一遍。

RDB 采纳的是内存快照的形式，它记录的是某一时刻的数据，而不是操作，所以采纳 RDB 办法做故障复原时只须要间接把 RDB 文件读入内存即可，实现疾速复原。

面试官：你刚提到了 AOF 采纳的是“写后日志”的形式，咱们平时用的 MySQL 则采纳的是“写前日志”，那 Redis 为什么要先执行命令，再把数据写入日志呢？

小二：这个次要是因为 Redis 在写入日志之前，不对命令进行语法查看，所以只记录执行胜利的命令，避免出现记录谬误命令的状况，而且在命令执行后再写日志不会阻塞以后的写操作。

面试官：那后写日志又有什么危险呢？

小二：我 … 这个我不会。

面试官：好吧，后写日志次要有两个危险可能会产生：

• 数据可能会失落：如果 Redis 刚执行完命令，此时产生故障宕机，会导致这条命令存在失落的危险。
• 可能阻塞其余操作：AOF 日志其实也是在主线程中执行，所以当 Redis 把日志文件写入磁盘的时候，还是会阻塞后续的操作无奈执行。

我还有个问题是 RDB 做快照时会阻塞线程吗？

小二：Redis 提供了两个命令来生成 RDB 快照文件，别离是 save 和 bgsave。save 命令在主线程中执行，会导致阻塞。而 bgsave 命令则会创立一个子过程，用于写入 RDB 文件的操作，防止了对主线程的阻塞，这也是 Redis RDB 的默认配置。

面试官：RDB 做快照的时候数据能批改吗？

小二：save 是同步的会阻塞客户端命令，bgsave 的时候是能够批改的。

面试官：那 Redis 是 怎么解决在 bgsave 做快照的时候容许数据批改呢？

小二：额，这个我不太分明 …

面试官：这里次要是利用 bgsave 的子线程实现的，具体操作如下：

• 如果主线程执行读操作，则主线程和 bgsave 子过程相互不影响；
• 如果主线程执行写操作，则被批改的数据会复制一份正本，而后 bgsave 子过程会把该正本数据写入 RDB 文件，在这个过程中，主线程依然能够间接批改原来的数据。

要留神，Redis 对 RDB 的执行频率十分重要，因为这会影响快照数据的完整性以及 Redis 的稳定性，所以在 Redis 4.0 后，减少了 AOF 和 RDB 混合的数据长久化机制：把数据以 RDB 的形式写入文件，再将后续的操作命令以 AOF 的格局存入文件，既保证了 Redis 重启速度，又升高数据失落危险。

小二：学到了学到了。

面试官：那你再跟我说说 Redis 如何实现高可用 吧？

小二：Redis 实现高可用次要有三种形式：主从复制、哨兵模式，以及 Redis 集群。

1）主从复制

将从前的一台 Redis 服务器，同步数据到多台从 Redis 服务器上，即一主多从的模式，这个跟 MySQL 主从复制的原理一样。

2）哨兵模式

应用 Redis 主从服务的时候，会有一个问题，就是当 Redis 的主从服务器呈现故障宕机时，须要手动进行复原，为了解决这个问题，Redis 减少了哨兵模式（因为哨兵模式做到了能够监控主从服务器，并且提供主动容灾复原的性能）。

3）Redis Cluster（集群）

Redis Cluster 是一种分布式去中心化的运行模式，是在 Redis 3.0 版本中推出的 Redis 集群计划，它将数据分布在不同的服务器上，以此来升高系统对单主节点的依赖，从而进步 Redis 服务的读写性能。

面试官：应用哨兵模式在数据上有正本数据做保障，在可用性上又有哨兵监控，一旦 master 宕机会选举 salve 节点为 master 节点，这种曾经满足了咱们的生产环境须要，那为什么还须要应用集群模式呢？

小二：哨兵模式归根节点还是主从模式，在主从模式下咱们能够通过减少 salve 节点来扩大读并发能力，然而没方法扩大写能力和存储能力，存储能力只能是 master 节点可能承载的下限。所以为了扩大写能力和存储能力，咱们就须要引入集群模式。

面试官：集群中那么多 Master 节点，Redis Cluster 在存储的时候如何确定抉择哪个节点呢？

小二：这应该是应用了某种 hash 算法，然而我不太分明。。。

面试官：那好，明天的面试就到这里吧，你先回去等咱们的面试告诉。

小二：好的，谢谢面试官，你能通知我 Redis Cluster 怎么实现节点抉择的吗？

面试官：Redis Cluster 采纳的是类一致性哈希算法实现节点抉择的，至于什么是一致性哈希算法你本人回去看看。

Redis Cluster 将本人分成了 16384 个 Slot（槽位），哈希槽相似于数据分区，每个键值对都会依据它的 key，被映射到一个哈希槽中，具体执行过程分为两大步。

1）依据键值对的 key，依照 CRC16 算法计算一个 16 bit 的值。

2）再用 16bit 值对 16384 取模，失去 0~16383 范畴内的模数，每个模数代表一个相应编号的哈希槽。

每个 Redis 节点负责解决一部分槽位，如果你有三个 master 节点 ABC，每个节点负责的槽位如下：

这样就实现了 cluster 节点的抉择。

好了，明天对于 Redis 的面试就到这里了，你们感觉如何，都能答对吗？