[Redis]常见面试题

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1.为什么用Redis作缓存？为什么快？为什么不用本地缓存？
Redis是基于内存的，并具备高并发的特点，Redis是单线程的且支持I/O多路复用。
Redis可以保证数据一致性，支持持久化、集中管理，且功能丰富。

2.Redis常见数据结构？底层实现？
String：基于C的简单动态字符串SDS,支持O(1)下得到长度，可以保存二进制数据，可以存储数据缓存、分布式锁、序列化的对象数据；
List:基于压缩列表(<512&&<64)和双向链表;
Hash:基于压缩列表(<512&&<64)和哈希表；
Set:基于整数集合(<512)和哈希表；
ZSet:基于压缩列表(<128&&<64)和跳表；

3.Redis线程模型？I/O多路复用?为什么6.0之后采用多线程？
Redis的单线程是指 接受请求-处理请求-读写文件-返回请求 这个过程是单线程的，但同时也有后台线程来处理文件关闭、内存释放和AOF刷盘，这些任务是放在队列中处理的，因为比较耗时；
I/O多路复用是指单个线程持续监听多个连接，这是一种非阻塞I/O，且一有请求到达就处理；
Redis的瓶颈主要存在于网络的I/O处理上，主线程仍执行命令，3个后台线程如上述，3个I/O线程用来分担网络压力；

4.Redis持久化实现？

• AOF追加写日志：执行完一次写操作就追加一个记录日志到硬盘文件，重启时可以恢复。这样的顺序可以避免额外的语法检查和阻塞写操作进程。具体过程为：
  先执行完写操作，再将写命令追加到缓冲区，然后调用系统write函数写入AOP文件但没同步到磁盘(此时存在内核缓冲区)，再根据持久化策略做磁盘同步。AOF文件过大时需要定期重写。
  而持久化策略又分为：Always(写操作后立即同步AOF刷盘，效率低)，Everysec(写入AOF文件后，隔一秒刷盘)和No(写到AOF文件后立刻返回，由操作系统决定何时刷盘)。
• AOF重写是指将旧的AOF文件写到一个新的AOF文件，通过读取键值对，覆盖旧的、冗余的读写命令。AOF重写依靠一个子进程，并维护一个重写缓冲区，在创建新的AOF文件期间，主进程操作也会写到重写缓冲区中，文件创建完成之后，直接将重写缓冲区的内容加到新AOF文件的末尾。
  -RDB快照:在某个时间点存一个副本备份，是默认的持久化方式，可以通过配置文件进行修改。可以通过save(阻塞主进程)和bgsave(默认，开个子进程)来存一个快照；
  -混合持久化：AOF文件的前半部分是RDB格式的全量数据，后半部分是AOF格式的增量数据。

5.Redis的主从同步？
Redis做集群的时候，主服务器负责写和读，子服务器一般只负责读，第一次同步时采用全量复制，建立长连接之后主服务器发给子服务器写命令来同步，网络断开时采用增量复制。

6.Redis的缓存过期删除策略？
Redis维护一个过期字典，键指向数据的键，值为过期时间；
Redis采用惰性删除(每次访问key的时候检查是否过期，是否需要删除)+定期删除(定期随机抽查，删除过期的key)，其中定期删除一般抽20个，一旦有超过5个(设定的比例)过期了，就再抽20个，否则就不继续抽。并且一旦删除时间太久则立刻停止，防止占用cpu时间。
主从模式中，从服务器不会主动删除过期的键，而是主库删除key之后，在AOF中追加一个删除命令并同步到从服务器。
如果大Key集中过期，考虑：设置键的过期时间尽可能随机；或开启lazy free机制，后台异步删除过期key。

7.Redis的缓存问题？一致性问题？缓存更新策略？
缓存雪崩：大量缓存同时失效，或缓存服务器崩溃——设置缓存不过期，后台更新/提前针对热点数据预热/针对过期时间加上随机数，打散过期时间/采用redis集群；
缓存击穿：热点数据同时失效——设置缓存不过期，后台更新/针对热点数据提起预热，活动结束后再失效/用setNX加互斥锁，同时只有一个业务线程可以访问；
缓存穿透：非法或不存在的数据请求——前端或请求端先检查是否合法/缓存无效key，过期时间1min/布隆过滤器/接口限流；
缓存一致性问题：

• 经典做法：先更新数据库，再删除缓存；
• 采用读写分离，在缓存中存储数据的版本号或时间戳，读取数据时检查版本号是否与数据库一致。
• 采用分布式锁，确保同一时间只有一个进程可以更新数据；
• 设置缓存失效时间，并定期更新缓存或者强制更新；
  追求一致性可以考虑：
• 引入消息队列，数据库更新完成后，将更新/删除缓存事件发送到消息队列，由监听服务负责更新缓存，失败了就重试；
• 延迟双删，先删缓存，再更新数据库，再删一次缓存，防止脏数据；

缓存更新策略包括：旁路缓存(常用)、读写穿透、写回策略。
旁路缓存：先写数据库再删缓存，读缓存不存在则从数据库拿数据，再更新缓存；
读写穿透：先写/更新缓存，由缓存更新数据库，读缓存不存在则从数据库更新缓存再返回响应；
写回策略：类似于读写穿透，但更新数据库的操作是异步执行的。适合写多的场景，容易丢失数据。

8.如何用Redis做一个分布式锁？为什么用Redis做？

SET lock_key unique_value NX EX 10000 

其中lock_key是锁的键，unique_value为每个客户端的唯一识别id，NX(键不存在时才执行操作)是允许读取-检查-设置锁变量的原子操作，EX用来设置过期时间防止异常无法释放。
解锁则需要先检查unique_value值是否为加锁客户端，再执行删除键的操作，需要用lua脚本来实现原子性的操作。
集群下如何保证分布式锁可靠性：
红锁：采用多个Redis节点，客户端和多个Redis节点分别请求加锁，如果半数以上加锁成功，则认为客户端加分布式锁成功。