1. redis 为什么快？

在底层上，redis 应用了 IO 多路复用技术，像 select、epoll 等。能较好的保障吞吐量。而且 redis 采纳了单线程解决申请，防止了线程切换和锁竞争锁带来的额定耗费。

加上 redis 自身也对一些数据结构进行了优化设计，所以 redis 的性能十分好，官网给出的测试报告是单机能够反对约 10w/s 的 QPS。

2. Redis 有哪些应用场景？利用是怎么样的？

Redis 的应用场景有很多，最罕用的莫过于数据缓存了。但因为它提供了多种数据类型，因而咱们还能够进行其余场景的开发，比方：

• 排行榜：有序汇合（sorted set）每次写入都会进行排序，而且不含反复值，所以咱们能够将用户的惟一标识，比方 userId 作为 key，分数作为 score，而后就能够进行 ZADD 操作，以失去排行榜。
• 签到：签到往往只有 2 种状态，已签到和未签到。这就跟 0 和 1 一样，所以 redis 的 setbit、getbit 这种对位的操作就适宜签到场景。
• 计数：redis 是单线程操作，这种计数性能，比方点赞数、粉丝数的操作能够交给 redis 以防止并发竞争问题。当然，也得思考长久化问题。

3. Redis 通信协议 是怎么样的？

redis 采纳文本序列化协定，和 http 协定一样，一个申请一个响应，客户端接到响应后再持续申请。也能够发动屡次申请，而后一次响应回所有执行后果，即所谓的 pipeline 管道技术。

redis 的文本序列化协定比较简单，通过一些标准格局去解析文本，大略如下：

• \r\n 示意解析完结
• 简略字符串，以“+”结尾
• 谬误 Errors，以“-”结尾
• 整数类型，以“:”结尾
• 大字符串类型，以“$”结尾
• 数组类型，以“*”结尾

例如，客户端向服务器发送命令：

SET key value

将被解析为：

*3\r\n$3\r\nSET\r\n$3\r\nkey\r\n$5\r\nvalue\r\n

下面的命令能够看成：

*< 参数数量 > CR LF

$< 参数 1 的字节数量 > CR LF
< 参数 1 的数据 > CR LF
...
$< 参数 N 的字节数量 > CR LF
< 参数 N 的数据 > CR LF

而服务器的回复则有很多类型，个别由响应数据的第一个字节决定：

状态回复（status reply）的第一个字节是 "+"

谬误回复（error reply）的第一个字节是 "-"

整数回复（integer reply）的第一个字节是 ":"

批量回复（bulk reply）的第一个字节是 "$"

多条批量回复（multi bulk reply）的第一个字节是 "*"

例如，响应回来的状态回复如下：

+OK

4. redis 对外提供了哪些数据类型，它们的底层数据结构又是怎么样的？

为了让开发者能更好的应用缓存，redis 反对了 5 种数据类型。底层是由 6 种数据结构组成的。

5 种数据类型

字符串：字符串类型是 redis 里最根底的数据类型，像 set name "hello" 操作后，在 get name 时返回的就是字符串，而且还反对了对位的操作。个别一个键能存储 512MB 的值。

hash：哈希类型次要是用来存储对象的，个别咱们如果有一整个对象要存储，外面蕴含了多个字段，则能够应用 hash 来存储，因为 redis 提供了对这些字段的提取和设置，缩小了开发者对它的二次解决，比方序列化反序列化操作。

list：一个简略的字符串列表，它容许咱们从两端进行 push，pop 操作, 还反对肯定范畴的列表元素。能够看成是双向列表。

set：汇合是一个不反复值的组合，为咱们提供了交加、并集、差集等操作，像找出独特好友这种需要就能够应用汇合操作了。

sorted set：有序汇合，在下面汇合的根底上提供了排序功能，通过一个 score 属性来进行排序。

6 种底层数据结构

下面的数据类型实际上在 redis 底层是有对应的数据结构来实现的，都是 redis 通过精心设计的，能很好的进步解决效率。

简略动静字符串：redis 是应用 C 语言写的，而 C 语言里的字符串类型比拟原始，比方应用 \0 作为字符结束符。所以 redis 实现了属于本人的字符串类型，比方字符串长度，事后分配内存，动静拓展等特点，也保障了解决安全性。

链表：一个双端链表，有 prev，next 指针去获取前后节点，带有 len 属性，能保留多种类型的值。

字典 ：通过哈希算法来实现 key-value 的映射操作，采纳 链地址法 解决了 hash 抵触，个别工夫复杂度能达到 O(1)。

跳跃表：一个多层有序链表，每一层都是对上面一层的有序提取，能升高搜寻次数，有点像有序二叉树的搜寻一样。

整数汇合：一个有序的整数汇合，不会有反复元素。

压缩列表(ziplist)：通过非凡编码的一块间断内存，能无效的节俭内存。

疾速列表：将 ziplist 组织为了一个双向链表，因为 ziplist 的外部连续性，能升高链表的内存碎片问题，进步内存利用率。

5. redis 淘汰策略有哪些？

redis 的淘汰策略次要是 LRU 淘汰、TTL 淘汰和随机淘汰这三种机制。

• LRU 淘汰：最近起码应用的淘汰掉
• TTL 淘汰：越早过期的越先淘汰掉。
• 随机淘汰：采纳随机算法淘汰掉。

因为 redis 能够对键设置过期工夫，也能够不设置，所以淘汰策略还得再细分：

• volatile-lru：针对设置了过期工夫的 key 执行 LRU 淘汰策略，没有设置过期工夫的不会被淘汰。
• volatile-ttl：只针对设置了过期工夫的 key 执行 TTL 淘汰。
• volatile-random：只针对设置了过期工夫的 key 执行随机淘汰。
• allkeys-lru：针对所有键进行 LRU 淘汰策略
• allkeys-random：针对所有键进行随机淘汰策略
• no-enviction：不执行淘汰策略，如果有写入操作，则报错；读申请能够持续进行。

在 Redis 的配置文件 redis.conf 里咱们能够进行淘汰策略的设置：

# 数据达到多大后执行淘汰策略
maxmemory 300mb

# 淘汰策略的设置
maxmemory-policy volatile-lru

6. redis 的长久化机制有哪些？

RDB

在指定的工夫距离里将 Redis 内存里的数据镜像下来，保留到文件里。它会先 fork 一个子过程，将数据的写入交给子过程，而父过程不会波及到磁盘的 IO 操作，所以 RDB 的性能十分好。如果是在 Unix 零碎上，还能充分利用写时复制机制，节俭对物理内存的应用。

因为 RDB 文件只存储了某个时刻的内存数据，并没有什么逻辑命令，所以在进行重启复原时，能很快的加载进来。

尽管 RDB 的 fork 能使得 Redis 的长久化独立进行，然而一旦数据量比拟大的，就会始终占用 CPU，可能会影响到父过程的进行。

AOF

将服务器对数据的写操作追加到文件里，相当于将所有的逻辑操作都记录了下来。AOF 容许咱们以每秒的速度进行长久化，这样的话能够很大水平的缩小数据的失落。同时它采纳追加的形式进行写文件，这样即便长久化失败，影响较少，而且可能应用 redis-check-aof 进行修复。

不过日志可能会越来越大，须要靠重写来缩小对磁盘的占用。

RDB + AOF

将 RDB 和 AOF 联合起来，组合它们各自的长处。4.0 版本以上才反对。其文件时前半部分时 RDB 格局，后半局部是 AOF 格局。

7. redis 的分布式锁：RedLock 原理是什么？有哪些毛病？

RedLock 原理

客户端顺次向各个 redis 节点获取锁，一旦超过一半的机器上锁了，并且没有超过规定的工夫，则客户端认为是上锁胜利了。同时开始计算锁的过期工夫，过期则告诉所有服务器解锁，如果这次获取锁失败，也告诉所有服务器解锁。并且解锁时会依据过后带过去的一个 token 统一才解锁，避免误会锁。

RedLock 毛病

• 受限于 redis 的长久化机制，当某个 redis 节点重启时失落了锁记录，则有可能导致新的申请又获取到了超过一半的响应，则此时将有两个操作者同时领有锁资源。官网针对此倡议：提早重启，期待超时
• 下面的流程波及到了工夫的判断，如果不同机器的时间差相差太远，则会呈现超时解锁，提前开释资源的问题。

8. redis 的高可用方案设计？

主从模式

在不同的机器上部署着同一 Redis 程序。在这多台机器里，咱们会抉择一个节点作为主节点，它负责数据的写入。其余节点作为从节点，定时的和主节点同步数据。一旦主节点不能应用了，那么就能够在从节点中筛选一个作为主节点，从新上岗服务。

哨兵模式

下面的主从模式须要人工的进行故障节点切换，这种形式对于谋求完满的程序员来说，必定是不够的。所以有了主动切换的哨兵模式。

哨兵模式次要实现了上面几个性能：

• 监控：一直的检测主从节点是否能失常工作。
• 主动转移故障：当某个 master 不能失常工作时，Sentinel 会启动一个故障转移过程，将其中的一个正本晋升为 master，并告诉其余从节点对应新的 master 相干信息。
• 告诉：当某个节点出问题时，会告知所有节点。如果是新的主节点被选举进去，还会告知已连贯过去的客户端程序对于主节点新的地址。

集群

Redis 的集群采纳了哈希槽的概念，总共会有 16384 个哈希槽。这些哈希槽会被调配到各个节点上，比方：

• 节点 1 调配了 0 至 5500 的哈希槽。
• 节点 2 调配了 5501 至 11000 的哈希槽。
• 节点 3 调配了 11001 至 16384 的哈希槽。

当有 key 过去时，Redis 会对其进行 CRC16(key) % 16384 的运算，看以后的 key 要扩散到哪个哈希槽上，再依据以后的哈希槽定位到对应的节点上。这样就实现了一次 key-value 的存储了。

读取也是按这规定来，不同的是，如果运算后果所对应的节点不在以后节点上，则会转发给对应的节点去解决。

当有节点进行新增或删除时，会从新划分这些哈希槽，当然，影响的只会是四周节点，不会造成整个集群不可用。

在这些节点背地还有属于它们的从节点，一旦主节点不可用，那么这些从节点就会被启用，以保证系统的失常运行。

9. 缓存雪崩和穿透该怎么解决？

当缓存生效，就会有大量的申请打到后端服务，压垮零碎，这就是缓存雪崩。

除了缓存雪崩，还有缓存穿透的可能。比方每次拜访不一样的数据，则申请还是会落到前方。

为了避免缓存雪崩，咱们能够对申请做管制，比方退出到音讯队列，缓缓消化它；又或者间接开启限流性能，将流量管制在正当的范畴内。

而针对缓存穿透，咱们能够建设黑白名单，将一些歹意申请拎进去，而后间接回绝掉。如果是失常的申请，那能够将筛选进去的后果也临时缓存起来，即便失去的值是 NULL 值。

10. 应用 Redis 在数据并发解决上有哪些须要思考？

因为 Redis 是以组件模式存在，所以实际上咱们的程序通信能够认为是分布式的了，也就是会有缓存和后端数据一致性的问题。

常见的做法是在有新数据到来时，将缓存 key 删除掉，期待下次的查问从新填补上缓存。

之所以在更新数据时不让 Redis 也做更新动作，是为了避免多个更新动作一起产生，可能因为网络起因，导致后更新的比后面更新的先一步达到 Redis，这样就会跟原来的流程不一样了。所以只采取了删除动作，不做其余。

不过，就算是删除 key 这种计划也有肯定概率跟下面的状况一样，真的要谨严的话，个别会设置定时过期工夫，让数据最多在这段时间不统一。

11. redis 如何实现提早队列？

利用有序汇合的 score 属性，将工夫戳设置到该属性上，而后定时的对其排序，查看最近要执行的记录，如果工夫到了，则取出来生产后删除，即可达到提早队列的目标。

12. redis 的事务和 db 的事务有什么不一样？

Redis 的事务保障了 ACID 中的一致性（C）和隔离性（I），但并不保障原子性（A）和持久性（D）。

对于原子性而言，要么都胜利，要么都不胜利，而 redis 的事务中途某个语句出错了, 比方 key 类型 出错了, 还会继续执行其余语句；

对于持久性而言，redis 即便开启了最严格的数据落地，因为保留是由后盾线程进行的，主线程不会阻塞直到保留胜利，所以从命令执行胜利到数据保留到硬盘之间，还是有一段十分小的距离，所以这种模式下的事务也是不长久的。

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