第二大脑

主题

2026-08-25
3281
11.6m

Redis ​

1.什么是 Redis，为什么用 Redis？ ​

Redis 是一种支持 key-value 等多种数据结构的存储系统。可用于缓存，事件发布或订阅，高速队列等场景。支持网络，提供字符串，哈希，列表，队列，集合结构直接存取，基于内存，可持久化。

  • 读写性能优异
    • Redis 能读的速度是 110000 次/s,写的速度是 81000 次/s （测试条件见下一节）。
  • 数据类型丰富
    • Redis 支持二进制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 数据类型操作。
  • 原子性
    • Redis 的所有操作都是原子性的，同时 Redis 还支持对几个操作全并后的原子性执行。
  • 丰富的特性
    • Redis 支持 publish/subscribe, 通知, key 过期等特性。
  • 持久化
    • Redis 支持 RDB, AOF 等持久化方式
  • 发布订阅
    • Redis 支持发布/订阅模式
  • 分布式
    • Redis Cluster

2.为什么 Redis 是单线程的以及为什么这么快？ ​

  • redis 完全基于内存,绝大部分请求是纯粹的内存操作,非常快速.
  • 数据结构简单,对数据操作也简单,redis 中的数据结构是专门进行设计的
  • 采用单线程模型, 避免了不必要的上下文切换和竞争条件, 也不存在多线程或者多线程切换而消耗 CPU, 不用考虑各种锁的问题, 不存在加锁, 释放锁的操作, 没有因为可能出现死锁而导致性能消耗
  • 使用了多路 IO 复用模型,非阻塞 IO
  • 使用底层模型不同,它们之间底层实现方式及与客户端之间的 通信的应用协议不一样,Redis 直接构建了自己的 VM 机制,因为一般的系统调用系统函数的话,会浪费一定的时间去移动和请求

3.Redis 一般有哪些使用场景？ ​

可以结合自己的项目讲讲，比如

  • 热点数据的缓存

缓存是 Redis 最常见的应用场景，之所有这么使用，主要是因为 Redis 读写性能优异。而且逐渐有取代 memcached，成为首选服务端缓存的组件。而且，Redis 内部是支持事务的，在使用时候能有效保证数据的一致性。

  • 限时业务的运用

redis 中可以使用 expire 命令设置一个键的生存时间，到时间后 redis 会删除它。利用这一特性可以运用在限时的优惠活动信息、手机验证码等业务场景。

  • 计数器相关问题

redis 由于 incrby 命令可以实现原子性的递增，所以可以运用于高并发的秒杀活动、分布式序列号的生成、具体业务还体现在比如限制一个手机号发多少条短信、一个接口一分钟限制多少请求、一个接口一天限制调用多少次等等。

  • 分布式锁

这个主要利用 redis 的 setnx 命令进行，setnx："set if not exists" 就是如果不存在则成功设置缓存同时返回 1，否则返回 0 ，这个特性在俞你奔远方的后台中有所运用，因为我们服务器是集群的，定时任务可能在两台机器上都会运行，所以在定时任务中首先 通过 setnx 设置一个 lock，如果成功设置则执行，如果没有成功设置，则表明该定时任务已执行。 当然结合具体业务，我们可以给这个 lock 加一个过期时间，比如说 30 分钟执行一次的定时任务，那么这个过期时间设置为小于 30 分钟的一个时间就可以，这个与定时任务的周期以及定时任务执行消耗时间相关。

在分布式锁的场景中，主要用在比如秒杀系统等。

4.Redis 有哪些数据类型？ ​

  • 5 种基础数据类型，分别是：String、List、Set、Zset、Hash。
结构类型结构存储的值结构的读写能力
String 字符串可以是字符串、整数或浮点数对整个字符串或字符串的一部分进行操作；对整数或浮点数进行自增或自减操作；
List 列表一个链表，链表上的每个节点都包含一个字符串对链表的两端进行 push 和 pop 操作，读取单个或多个元素；根据值查找或删除元素；
Set 集合包含字符串的无序集合字符串的集合，包含基础的方法有看是否存在添加、获取、删除；还包含计算交集、并集、差集等
Hash 散列包含键值对的无序散列表包含方法有添加、获取、删除单个元素
Zset 有序集合和散列一样，用于存储键值对字符串成员与浮点数分数之间的有序映射；元素的排列顺序由分数的大小决定；包含方法有添加、获取、删除单个元素以及根据分值范围或成员来获取元素
  • 三种特殊的数据类型 分别是 HyperLogLogs（基数统计）， Bitmaps (位图) 和 geospatial （地理位置)

5.谈谈 Redis 的对象机制（redisObject)？ ​

比如说， 集合类型就可以由字典和整数集合两种不同的数据结构实现， 但是， 当用户执行 ZADD 命令时， 他/她应该不必关心集合使用的是什么编码， 只要 Redis 能按照 ZADD 命令的指示， 将新元素添加到集合就可以了。

这说明, 操作数据类型的命令除了要对键的类型进行检查之外, 还需要根据数据类型的不同编码进行多态处理.

为了解决以上问题, Redis 构建了自己的类型系统, 这个系统的主要功能包括:

  • redisObject 对象.
  • 基于 redisObject 对象的类型检查.
  • 基于 redisObject 对象的显式多态函数.
  • 对 redisObject 进行分配、共享和销毁的机制.

/* * Redis 对象 */ typedef struct redisObject { // 类型 unsigned type:4; // 编码方式 unsigned encoding:4; // LRU - 24 位, 记录最末一次访问时间（相对于 lru_clock）; 或者 LFU（最少使用的数据：8 位频率，16 位访问时间） unsigned lru:LRU_BITS; // LRU_BITS: 24 // 引用计数 int refcount; // 指向底层数据结构实例 void *ptr; } robj;

      @pdai: 代码已经复制到剪贴板

6.Redis 数据类型有哪些底层数据结构？ ​

  • 简单动态字符串 - sds
  • 压缩列表 - ZipList
  • 快表 - QuickList
  • 字典/哈希表 - Dict
  • 整数集 - IntSet
  • 跳表 - ZSkipList

7.Redis 的持久化机制是什么？各自的优缺点？一般怎么用？ ​

  1. RDB 持久化是把当前进程数据生成快照保存到磁盘上的过程; 针对 RDB 不适合实时持久化的问题，Redis 提供了 AOF 持久化方式来解决.
  2. AOF 是“写后”日志，Redis 先执行命令，把数据写入内存，然后才记录日志。日志里记录的是 Redis 收到的每一条命令，这些命令是以文本形式保存。
  3. Redis 4.0 中提出了一个混合使用 AOF 日志和内存快照的方法。简单来说，内存快照以一定的频率执行，在两次快照之间，使用 AOF 日志记录这期间的所有命令操作。

这样一来，快照不用很频繁地执行，这就避免了频繁 fork 对主线程的影响。而且，AOF 日志也只用记录两次快照间的操作，也就是说，不需要记录所有操作了，因此，就不会出现文件过大的情况了，也可以避免重写开销。

8.Redis 过期键的删除策略有哪些? ​

在单机版 Redis 中，存在两种删除策略：

  • 惰性删除：服务器不会主动删除数据，只有当客户端查询某个数据时，服务器判断该数据是否过期，如果过期则删除。
  • 定期删除：服务器执行定时任务删除过期数据，但是考虑到内存和 CPU 的折中（删除会释放内存，但是频繁的删除操作对 CPU 不友好），该删除的频率和执行时间都受到了限制。

在主从复制场景下，为了主从节点的数据一致性，从节点不会主动删除数据，而是由主节点控制从节点中过期数据的删除。由于主节点的惰性删除和定期删除策略，都不能保证主节点及时对过期数据执行删除操作，因此，当客户端通过 Redis 从节点读取数据时，很容易读取到已经过期的数据。

Redis 3.2 中，从节点在读取数据时，增加了对数据是否过期的判断：如果该数据已过期，则不返回给客户端；将 Redis 升级到 3.2 可以解决数据过期问题。

9.Redis 如何做内存优化？ ​

  1. 缩减键值对象: 缩减键（key）和值（value）的长度，

key 长度：如在设计键时，在完整描述业务情况下，键值越短越好。

value 长度：值对象缩减比较复杂，常见需求是把业务对象序列化成二进制数组放入 Redis。首先应该在业务上精简业务对象，去掉不必要的属性避免存储无效数据。其次在序列化工具选择上，应该选择更高效的序列化工具来降低字节数组大小。以 JAVA 为例，内置的序列化方式无论从速度还是压缩比都不尽如人意，这时可以选择更高效的序列化工具，如: protostuff，kryo 等，下图是 JAVA 常见序列化工具空间压缩对比。

  1. 共享对象池

对象共享池指 Redis 内部维护 [0-9999] 的整数对象池。创建大量的整数类型 redisObject 存在内存开销，每个 redisObject 内部结构至少占 16 字节，甚至超过了整数自身空间消耗。所以 Redis 内存维护一个 [0-9999] 的整数对象池，用于节约内存。 除了整数值对象，其他类型如 list,hash,set,zset 内部元素也可以使用整数对象池。因此开发中在满足需求的前提下，尽量使用整数对象以节省内存。

  1. 字符串优化
  2. 编码优化
  3. 控制 key 的数量

10.Redis key 的过期时间和永久有效分别怎么设置？ ​

EXPIRE 和 PERSIST 命令

11.redis 优缺点 ​

优点：

1 因为是纯内存操作，Redis 的性能非常出色，每秒可以处理超过 10 万次读写操 作，是已知性能最快的 Key-Value 数据库。 Redis 支持事务 、持久化

2、单线程操作，避免了频繁的上下文切换。

3、采用了非阻塞 I/O 多路复用机制。I/O 多路复用就是只有单个线程，通过跟 踪 每个 I/O 流的状态，来管理多个 I/O 流。

缺点：

1.缓存和数据库双写一致性问题

一致性的问题很常见，因为加入了缓存之后，请求是先从 redis 中查询，如果 redis 中 存在数据就不会走数据库了，如果不能保证缓存跟数据库的一致性就会导致请求获取到 的数据不是最新的数据。

解决方案： 1、编写删除缓存的接口，在更新数据库的同时，调用删除缓存 的接口删除缓存中的数据。这么做会有耦合高以及调用接口失败的情况。

  2、消息队列：ActiveMQ ，消息通知。

2.缓存的并发竞争问题

并发竞争，指的是同时有多个子系统去 set 同一个 key 值。 解决方案： 1、最简单的方式就是准备一个分布式锁，大家去抢锁，抢到 锁就做 set 操作即可

3.缓存雪崩问题

缓存雪崩，即缓存同一时间大面积的失效，这个时候又来了一波 请求，结果请求都怼到数据库上，从而导致数据库连接异常。

解决方案： 1、给缓存的失效时间，加上一个随机值，避免集体失效。

 2、使用互斥锁，但是该方案吞吐量明显下降了。

 3、搭建 redis 集群。

4.缓存击穿问题

缓存穿透，即黑客故意去请求缓存中不存在的数据，导致所有的请求都怼到数据库上 ， 从而数据库连接异常。

解决方案： 1、利用互斥锁，缓存失效的时候，先去获得锁，得到锁了， 再去请求数据库。没得到锁，则休眠一段时间重试

  2、采用异步更新策略，无论 key 是否取到值，都直接返回， value 值中维护一个缓存失效时间，缓存如果过期，异步起一个线程 去读数据库，更新缓存。
最近更新