大家好，我是 moon。

redis 作為我們最常用的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)，很多地方你都能夠發(fā)現(xiàn)它的身影，比如說(shuō)登錄信息的存儲(chǔ)，分布式鎖的使用，其經(jīng)常被我們當(dāng)做緩存去使用。

可是，用了這么久的reids，你懂它嗎？

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• 1.什么是 redis？它能做什么？

• 2.redis 有哪八種數(shù)據(jù)類型？有哪些應(yīng)用場(chǎng)景？

• 3.redis為什么這么快？

• 4.聽(tīng)說(shuō) redis 6.0之后又使用了多線程，不會(huì)有線程安全的問(wèn)題嗎？

• 5.redis 的持久化機(jī)制有哪些？?jī)?yōu)缺點(diǎn)說(shuō)說(shuō)

• 6. Redis的過(guò)期鍵的刪除策略有哪些？

• 7. Redis的內(nèi)存滿了怎么辦？

• 8.Redis 的熱 key 問(wèn)題怎么解決？

• 9.緩存擊穿、緩存穿透、緩存雪崩是什么？怎么解決呢？

• 10.Redis 有哪些部署方式？

• 11.哨兵有哪些作用？

• 12.哨兵選舉過(guò)程是怎么樣的？

• 13.cluster集群模式是怎么存放數(shù)據(jù)的？

• 14.cluster的故障恢復(fù)是怎么做的？

• 15.主從同步原理是怎樣的？

• 16.無(wú)硬盤(pán)復(fù)制是什么？

1.什么是 redis？它能做什么？

redis: redis 即 Remote Dictionary Server，用中文翻譯過(guò)來(lái)可以理解為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)或遠(yuǎn)程字典服務(wù)。其是使用 C 語(yǔ)言的編寫(xiě)的key-value存儲(chǔ)系統(tǒng)

應(yīng)用場(chǎng)景:緩存，數(shù)據(jù)庫(kù)，消息隊(duì)列，分布式鎖，點(diǎn)贊列表，排行榜等等

2.redis 有哪八種數(shù)據(jù)類型？有哪些應(yīng)用場(chǎng)景？

redis 總共有八種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，五種基本數(shù)據(jù)類型和三種特殊數(shù)據(jù)類型。

五種基本數(shù)據(jù)類型:

• 1.string:字符串類型，常被用來(lái)存儲(chǔ)計(jì)數(shù)器，粉絲數(shù)等，簡(jiǎn)單的分布式鎖也會(huì)用到該類型
• 2.hashmap:key - value 形式的，value 是一個(gè)map
• 3.list:基本的數(shù)據(jù)類型，列表。在 Redis 中可以把 list 用作棧、隊(duì)列、阻塞隊(duì)列。
• 4.set:集合，不能有重復(fù)元素，可以做點(diǎn)贊，收藏等
• 5.zset:有序集合，不能有重復(fù)元素，有序集合中的每個(gè)元素都需要指定一個(gè)分?jǐn)?shù)，根據(jù)分?jǐn)?shù)對(duì)元素進(jìn)行升序排序?？梢宰雠判邪?img data-ratio="1.0654761904761905" src="https://filescdn.proginn.com/46b9eb0b74505a6d6bea06dcf166cf2e/eb12c67bc0a5e3cfbf9439a849ca4b4e.webp" data-type="png" data-w="672" style="display: block;margin-right: auto;margin-left: auto;">三種特殊數(shù)據(jù)類型:
• 1.geospatial: Redis 在 3.2 推出 Geo 類型，該功能可以推算出地理位置信息，兩地之間的距離。
• 2.hyperloglog:基數(shù)：數(shù)學(xué)上集合的元素個(gè)數(shù)，是不能重復(fù)的。這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)常用于統(tǒng)計(jì)網(wǎng)站的 UV。
• 3.bitmap: bitmap 就是通過(guò)最小的單位 bit 來(lái)進(jìn)行0或者1的設(shè)置，表示某個(gè)元素對(duì)應(yīng)的值或者狀態(tài)。一個(gè) bit 的值，或者是0，或者是1；也就是說(shuō)一個(gè) bit 能存儲(chǔ)的最多信息是2。bitmap 常用于統(tǒng)計(jì)用戶信息比如活躍粉絲和不活躍粉絲、登錄和未登錄、是否打卡等。

3.redis為什么這么快？

官方數(shù)據(jù) redis 可以做到每秒近10w的并發(fā)，這么快的原因主要總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

• 1:完全基于內(nèi)存操作
• 2:使用單線程模型來(lái)處理客戶端的請(qǐng)求，避免了上下文的切換
• 3:IO 多路復(fù)用機(jī)制
• 4:自身使用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)，有很多優(yōu)化機(jī)制，比如動(dòng)態(tài)字符串 sds

4.聽(tīng)說(shuō) redis 6.0之后又使用了多線程，不會(huì)有線程安全的問(wèn)題嗎？

不會(huì)

其實(shí) redis 還是使用單線程模型來(lái)處理客戶端的請(qǐng)求，只是使用多線程來(lái)處理數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)和協(xié)議解析，執(zhí)行命令還是使用單線程，所以是不會(huì)有線程安全的問(wèn)題。

之所以加入了多線程因?yàn)?redis 的性能瓶頸在于網(wǎng)絡(luò)IO而非CPU，使用多線程能提升IO讀寫(xiě)的效率，從而整體提高redis的性能。

5.redis 的持久化機(jī)制有哪些？?jī)?yōu)缺點(diǎn)說(shuō)說(shuō)

redis 有兩種持久化的方式，AOF 和 RDB.

AOF:

• redis 每次執(zhí)行一個(gè)命令時(shí),都會(huì)把這個(gè)「命令原本的語(yǔ)句記錄到一個(gè).aod的文件當(dāng)中,然后通過(guò)fsync策略,將命令執(zhí)行后的數(shù)據(jù)持久化到磁盤(pán)中」(不包括讀命令)，

AOF的優(yōu)缺點(diǎn)

• AOF 的「優(yōu)點(diǎn)」:
• 1.AOF可以「更好的保護(hù)數(shù)據(jù)不丟失」，一般AOF會(huì)以每隔1秒，通過(guò)后臺(tái)的一個(gè)線程去執(zhí)行一次fsync操作，如果redis進(jìn)程掛掉，最多丟失1秒的數(shù)據(jù)
• 2.AOF是將命令直接追加在文件末尾的,「寫(xiě)入性能非常高」
• 3.AOF日志文件的命令通過(guò)非?？勺x的方式進(jìn)行記錄，這個(gè)非?！?strong style="color: rgb(119, 48, 152);">適合做災(zāi)難性的誤刪除緊急恢復(fù)」，如果某人不小心用 flushall 命令清空了所有數(shù)據(jù)，只要這個(gè)時(shí)候還沒(méi)有執(zhí)行 rewrite，那么就可以將日志文件中的 flushall 刪除，進(jìn)行恢復(fù)

• AOF 的「缺點(diǎn)」:
• 1.對(duì)于同一份數(shù)據(jù)源來(lái)說(shuō),一般情況下AOF 文件比 RDB 數(shù)據(jù)快照要大
• 2.由于 .aof 的每次命令都會(huì)寫(xiě)入,那么相對(duì)于 RDB 來(lái)說(shuō)「需要消耗的性能也就更多」，當(dāng)然也會(huì)有 aof 重寫(xiě)將 aof 文件優(yōu)化。
• 3.「數(shù)據(jù)恢復(fù)比較慢」，不適合做冷備。

RDB:

• 把某個(gè)時(shí)間點(diǎn) redis 內(nèi)存中的數(shù)據(jù)以二進(jìn)制的形式存儲(chǔ)的一個(gè).rdb為后綴的文件當(dāng)中,也就是「周期性的備份redis中的整個(gè)數(shù)據(jù)」,這是redis默認(rèn)的持久化方式,也就是我們說(shuō)的快照(snapshot)，是采用 fork 子進(jìn)程的方式來(lái)寫(xiě)時(shí)同步的。

RDB的優(yōu)缺點(diǎn)

• RDB的優(yōu)點(diǎn):

• 1.它是將某一時(shí)間點(diǎn)redis內(nèi)的所有數(shù)據(jù)保存下來(lái),所以當(dāng)我們做「大型的數(shù)據(jù)恢復(fù)時(shí),RDB的恢復(fù)速度會(huì)很快」

• 2.由于RDB的FROK子進(jìn)程這種機(jī)制,隊(duì)友給客戶端提供讀寫(xiě)服務(wù)的影響會(huì)非常小

• RDB的缺點(diǎn):
• 舉個(gè)例子假設(shè)我們定時(shí)5分鐘備份一次,在10:00的時(shí)候 redis 備份了數(shù)據(jù),但是如果在10:04的時(shí)候服務(wù)掛了,那么我們就會(huì)丟失在10:00到10:04的整個(gè)數(shù)據(jù)
• 1:「有可能會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)丟失」
• 2:可能會(huì)有長(zhǎng)時(shí)間停頓:我們前面講了,fork 子進(jìn)程這個(gè)過(guò)程是和 redis 的數(shù)據(jù)量有很大關(guān)系的,如果「數(shù)據(jù)量很大,那么很有可能會(huì)使redis暫停幾秒」

6. Redis的過(guò)期鍵的刪除策略有哪些？

過(guò)期策略通常有以下三種：

• 定時(shí)過(guò)期：每個(gè)設(shè)置過(guò)期時(shí)間的key都需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)定時(shí)器，到過(guò)期時(shí)間就會(huì)立即清除。該策略可以立即清除過(guò)期的數(shù)據(jù)，對(duì)內(nèi)存很友好；但是會(huì)占用大量的CPU資源去處理過(guò)期的數(shù)據(jù)，從而影響緩存的響應(yīng)時(shí)間和吞吐量。
• 惰性過(guò)期：只有當(dāng)訪問(wèn)一個(gè)key時(shí)，才會(huì)判斷該key是否已過(guò)期，過(guò)期則清除。該策略可以最大化地節(jié)省CPU資源，卻對(duì)內(nèi)存非常不友好。極端情況可能出現(xiàn)大量的過(guò)期key沒(méi)有再次被訪問(wèn)，從而不會(huì)被清除，占用大量?jī)?nèi)存。
• 定期過(guò)期：每隔一定的時(shí)間，會(huì)掃描一定數(shù)量的數(shù)據(jù)庫(kù)的expires字典中一定數(shù)量的key，并清除其中已過(guò)期的key。該策略是前兩者的一個(gè)折中方案。通過(guò)調(diào)整定時(shí)掃描的時(shí)間間隔和每次掃描的限定耗時(shí)，可以在不同情況下使得CPU和內(nèi)存資源達(dá)到最優(yōu)的平衡效果。

7. Redis的內(nèi)存滿了怎么辦？

實(shí)際上Redis定義了「8種內(nèi)存淘汰策略」用來(lái)處理redis內(nèi)存滿的情況：

• 1.noeviction：直接返回錯(cuò)誤，不淘汰任何已經(jīng)存在的redis鍵
• 2.allkeys-lru：所有的鍵使用lru算法進(jìn)行淘汰
• 3.volatile-lru：有過(guò)期時(shí)間的使用lru算法進(jìn)行淘汰
• 4.allkeys-random：隨機(jī)刪除redis鍵
• 5.volatile-random：隨機(jī)刪除有過(guò)期時(shí)間的redis鍵
• 6.volatile-ttl：刪除快過(guò)期的redis鍵
• 7.volatile-lfu：根據(jù)lfu算法從有過(guò)期時(shí)間的鍵刪除
• 8.allkeys-lfu：根據(jù)lfu算法從所有鍵刪除

8.Redis 的熱 key 問(wèn)題怎么解決？

熱 key  就是說(shuō)，在某一時(shí)刻，有非常多的請(qǐng)求訪問(wèn)某個(gè) key，流量過(guò)大，導(dǎo)致該 redi 服務(wù)器宕機(jī)

解決方案:

• 可以將結(jié)果緩存到本地內(nèi)存中
• 將熱 key 分散到不同的服務(wù)器中
• 設(shè)置永不過(guò)期

9.緩存擊穿、緩存穿透、緩存雪崩是什么？怎么解決呢？

緩存穿透:

• 緩存穿透是指用戶請(qǐng)求的數(shù)據(jù)在緩存中不存在并且在數(shù)據(jù)庫(kù)中也不存在，導(dǎo)致用戶每次請(qǐng)求該數(shù)據(jù)都要去數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢一遍，然后返回空。

解決方案:

• 布隆過(guò)濾器
• 返回空對(duì)象

緩存擊穿：

• 緩存擊穿，是指一個(gè) key 非常熱點(diǎn)，在不停的扛著大并發(fā)，大并發(fā)集中對(duì)這一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行訪問(wèn)，當(dāng)這個(gè) key 在失效的瞬間，持續(xù)的大并發(fā)就穿破緩存，直接請(qǐng)求數(shù)據(jù)庫(kù)，就像在一個(gè)屏障上鑿開(kāi)了一個(gè)洞。

解決方案:

• 互斥鎖
• 永不過(guò)期

緩存雪崩：

• 緩存雪崩是指緩存中不同的數(shù)據(jù)大批量到過(guò)期時(shí)間，而查詢數(shù)據(jù)量巨大，請(qǐng)求直接落到數(shù)據(jù)庫(kù)上導(dǎo)致宕機(jī)。

解決方案:

• 均勻過(guò)期
• 加互斥鎖
• 緩存永不過(guò)期
• 雙層緩存策略

10.Redis 有哪些部署方式？

• 單機(jī)模式:這也是最基本的部署方式,只需要一臺(tái)機(jī)器,負(fù)責(zé)讀寫(xiě),一般只用于開(kāi)發(fā)人員自己測(cè)試

• 哨兵模式:哨兵模式是一種特殊的模式，首先Redis提供了哨兵的命令，哨兵是一個(gè)獨(dú)立的進(jìn)程，作為進(jìn)程，它會(huì)獨(dú)立運(yùn)行。其原理是哨兵通過(guò)發(fā)送命令，等待Redis服務(wù)器響應(yīng)，從而監(jiān)控運(yùn)行的多個(gè)Redis實(shí)例。它具備自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移、集群監(jiān)控、消息通知等功能。

• cluster集群模式:在redis3.0版本中支持了cluster集群部署的方式，這種集群部署的方式能自動(dòng)將數(shù)據(jù)進(jìn)行分片，每個(gè)master上放一部分?jǐn)?shù)據(jù)，提供了內(nèi)置的高可用服務(wù)，即使某個(gè)master掛了，服務(wù)還可以正常地提供。

• 主從復(fù)制:在主從復(fù)制這種集群部署模式中，我們會(huì)將數(shù)據(jù)庫(kù)分為兩類，第一種稱為主數(shù)據(jù)庫(kù)(master)，另一種稱為從數(shù)據(jù)庫(kù)(slave)。主數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)負(fù)責(zé)我們整個(gè)系統(tǒng)中的讀寫(xiě)操作，從數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)負(fù)責(zé)我們整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的讀操作。其中在職場(chǎng)開(kāi)發(fā)中的真實(shí)情況是，我們會(huì)讓主數(shù)據(jù)庫(kù)只負(fù)責(zé)寫(xiě)操作，讓從數(shù)據(jù)庫(kù)只負(fù)責(zé)讀操作，就是為了讀寫(xiě)分離，減輕服務(wù)器的壓力。

11.哨兵有哪些作用？

• 1.監(jiān)控整個(gè)主數(shù)據(jù)庫(kù)和從數(shù)據(jù)庫(kù)，觀察它們是否正常運(yùn)行

• 2.當(dāng)主數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)生異常時(shí)，自動(dòng)的將從數(shù)據(jù)庫(kù)升級(jí)為主數(shù)據(jù)庫(kù)，繼續(xù)保證整個(gè)服務(wù)的穩(wěn)定

12.哨兵選舉過(guò)程是怎么樣的？

• 1.第一個(gè)發(fā)現(xiàn)該master掛了的哨兵，向每個(gè)哨兵發(fā)送命令，讓對(duì)方選舉自己成為領(lǐng)頭哨兵

• 2.其他哨兵如果沒(méi)有選舉過(guò)他人，就會(huì)將這一票投給第一個(gè)發(fā)現(xiàn)該master掛了的哨兵

• 3.第一個(gè)發(fā)現(xiàn)該master掛了的哨兵如果發(fā)現(xiàn)由超過(guò)一半哨兵投給自己，并且其數(shù)量也超過(guò)了設(shè)定的quoram參數(shù)，那么該哨兵就成了領(lǐng)頭哨兵

• 4.如果多個(gè)哨兵同時(shí)參與這個(gè)選舉，那么就會(huì)重復(fù)該過(guò)程，知道選出一個(gè)領(lǐng)頭哨兵

選出領(lǐng)頭哨兵后，就開(kāi)始了故障修復(fù)，會(huì)從選出一個(gè)從數(shù)據(jù)庫(kù)作為新的master

13.cluster集群模式是怎么存放數(shù)據(jù)的？

一個(gè)cluster集群中總共有16384個(gè)節(jié)點(diǎn)，集群會(huì)將這16384個(gè)節(jié)點(diǎn)平均分配給每個(gè)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)然，我這里的節(jié)點(diǎn)指的是每個(gè)主節(jié)點(diǎn)，就如同下圖：

14.cluster的故障恢復(fù)是怎么做的？

判斷故障的邏輯其實(shí)與哨兵模式有點(diǎn)類似，在集群中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)定期的向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送ping命令，通過(guò)有沒(méi)有收到回復(fù)來(lái)判斷其他節(jié)點(diǎn)是否已經(jīng)下線。

如果長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有回復(fù)，那么發(fā)起ping命令的節(jié)點(diǎn)就會(huì)認(rèn)為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)疑似下線，也可以和哨兵一樣稱作主觀下線，當(dāng)然也需要集群中一定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)都認(rèn)為該節(jié)點(diǎn)下線才可以，我們來(lái)說(shuō)說(shuō)具體過(guò)程：

• 1.當(dāng)A節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)疑似下線，就會(huì)向集群中的其他節(jié)點(diǎn)散播消息，其他節(jié)點(diǎn)就會(huì)向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令，判斷目標(biāo)節(jié)點(diǎn)是否下線
• 2.如果集群中半數(shù)以上的節(jié)點(diǎn)都認(rèn)為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)下線，就會(huì)對(duì)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為下線，從而告訴其他節(jié)點(diǎn)，讓目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在整個(gè)集群中都下線

15.主從同步原理是怎樣的？

• 1.當(dāng)一個(gè)從數(shù)據(jù)庫(kù)啟動(dòng)時(shí)，它會(huì)向主數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)送一個(gè)SYNC命令，master收到后，在后臺(tái)保存快照，也就是我們說(shuō)的RDB持久化，當(dāng)然保存快照是需要消耗時(shí)間的，并且redis是單線程的，在保存快照期間redis受到的命令會(huì)緩存起來(lái)

• 2.快照完成后會(huì)將緩存的命令以及快照一起打包發(fā)給slave節(jié)點(diǎn)，從而保證主從數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性。

• 3.從數(shù)據(jù)庫(kù)接受到快照以及緩存的命令后會(huì)將這部分?jǐn)?shù)據(jù)寫(xiě)入到硬盤(pán)上的臨時(shí)文件當(dāng)中，寫(xiě)入完成后會(huì)用這份文件去替換掉RDB快照文件，當(dāng)然，這個(gè)操作是不會(huì)阻塞的，可以繼續(xù)接收命令執(zhí)行，具體原因其實(shí)就是fork了一個(gè)子進(jìn)程，用子進(jìn)程去完成了這些功能。

因?yàn)椴粫?huì)阻塞，所以，這部分初始化完成后，當(dāng)主數(shù)據(jù)庫(kù)執(zhí)行了改變數(shù)據(jù)的命令后，會(huì)異步的給slave，這也就是我們說(shuō)的復(fù)制同步階段，這個(gè)階段會(huì)貫穿在整個(gè)中從同步的過(guò)程中，直到主從同步結(jié)束后，復(fù)制同步才會(huì)終止。

16.無(wú)硬盤(pán)復(fù)制是什么？

我們剛剛說(shuō)了主從之間是通過(guò)RDB快照來(lái)交互的，雖然看來(lái)邏輯很簡(jiǎn)單，但是還是會(huì)存在一些問(wèn)題，但是會(huì)存在著一些問(wèn)題。

• 1.master禁用了RDB快照時(shí)，發(fā)生了主從同步(復(fù)制初始化)操作，也會(huì)生成RDB快照，但是之后如果master發(fā)成了重啟，就會(huì)用RDB快照去恢復(fù)數(shù)據(jù)，這份數(shù)據(jù)可能已經(jīng)很久了，中間就會(huì)丟失數(shù)據(jù)

• 2.在這種一主多從的結(jié)構(gòu)中，master每次和slave同步數(shù)據(jù)都要進(jìn)行一次快照，從而在硬盤(pán)中生成RDB文件，會(huì)影響性能

為了解決這種問(wèn)題，redis在后續(xù)的更新中也加入了無(wú)硬盤(pán)復(fù)制功能，也就是說(shuō)直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給slave，避免了和硬盤(pán)交互，但是也是有io消耗