金九銀十面試前必需要知道的「21道Redis面試題」

一、使用redis有哪些好處？

速度快，由於數據存在內存中，相似於HashMap，HashMap的優點就是查找和操做的時間複雜度都是O(1)
支持豐富數據類型，支持string，list，set，sorted set，hash
支持事務，操做都是原子性，所謂的原子性就是對數據的更改要麼所有執行，要麼所有不執行
豐富的特性：可用於緩存，消息，按key設置過時時間，過時後將會自動刪除
二、redis相比memcached有哪些優點？

memcached全部的值均是簡單的字符串，redis做爲其替代者，支持更爲豐富的數據類型
redis的速度比memcached快不少
redis能夠持久化其數據
三、redis常見性能問題和解決方案：

Master最好不要作任何持久化工做，如RDB內存快照和AOF日誌文件
若是數據比較重要，某個Slave開啓AOF備份數據，策略設置爲每秒同步一次
爲了主從複製的速度和鏈接的穩定性，Master和Slave最好在同一個局域網內
儘可能避免在壓力很大的主庫上增長從庫
主從複製不要用圖狀結構，用單向鏈表結構更爲穩定，即：Master <- Slave1 <- Slave2 <- Slave3...
這樣的結構方便解決單點故障問題，實現Slave對Master的替換。若是Master掛了，能夠馬上啓用Slave1作Master，其餘不變。

四、redis 最適合的場景

Redis最適合全部數據in-momory的場景，雖然Redis也提供持久化功能，但實際更多的是一個disk-backed的功能，跟傳統意義上的持久化有比較大的差異，那麼可能你們就會有疑問，彷佛Redis更像一個增強版的Memcached，那麼什麼時候使用Memcached,什麼時候使用Redis呢?

若是簡單地比較Redis與Memcached的區別，大多數都會獲得如下觀點：

Redis不只僅支持簡單的k/v類型的數據，同時還提供list，set，zset，hash等數據結構的存儲。
Redis支持數據的備份，即master-slave模式的數據備份。
Redis支持數據的持久化，能夠將內存中的數據保持在磁盤中，重啓的時候能夠再次加載進行使用。
（1）會話緩存（Session Cache） 最經常使用的一種使用Redis的情景是會話緩存（session cache）。用Redis緩存會話比其餘存儲（如Memcached）的優點在於：Redis提供持久化。當維護一個不是嚴格要求一致性的緩存時，若是用戶的購物車信息所有丟失，大部分人都會不高興的，如今，他們還會這樣嗎？ 幸運的是，隨着 Redis 這些年的改進，很容易找到怎麼恰當的使用Redis來緩存會話的文檔。甚至廣爲人知的商業平臺Magento也提供Redis的插件。

（2）全頁緩存（FPC） 除基本的會話token以外，Redis還提供很簡便的FPC平臺。回到一致性問題，即便重啓了Redis實例，由於有磁盤的持久化，用戶也不會看到頁面加載速度的降低，這是一個極大改進，相似PHP本地FPC。 再次以Magento爲例，Magento提供一個插件來使用Redis做爲全頁緩存後端。 此外，對WordPress的用戶來講，Pantheon有一個很是好的插件 wp-redis，這個插件能幫助你以最快速度加載你曾瀏覽過的頁面。

（3）隊列 Reids在內存存儲引擎領域的一大優勢是提供 list 和 set 操做，這使得Redis能做爲一個很好的消息隊列平臺來使用。Redis做爲隊列使用的操做，就相似於本地程序語言（如Python）對 list 的 push/pop 操做。 若是你快速的在Google中搜索「Redis queues」，你立刻就能找到大量的開源項目，這些項目的目的就是利用Redis建立很是好的後端工具，以知足各類隊列需求。例如，Celery有一個後臺就是使用Redis做爲broker，你能夠從這裏去查看。

（4）排行榜/計數器 Redis在內存中對數字進行遞增或遞減的操做實現的很是好。集合（Set）和有序集合（Sorted Set）也使得咱們在執行這些操做的時候變的很是簡單，Redis只是正好提供了這兩種數據結構。因此，咱們要從排序集合中獲取到排名最靠前的10個用戶–咱們稱之爲「user_scores」，咱們只須要像下面同樣執行便可： 固然，這是假定你是根據你用戶的分數作遞增的排序。若是你想返回用戶及用戶的分數，你須要這樣執行： ZRANGE user_scores 0 10 WITHSCORES Agora Games就是一個很好的例子，用Ruby實現的，它的排行榜就是使用Redis來存儲數據的，你能夠在這裏看到。

（5）發佈/訂閱 最後（但確定不是最不重要的）是Redis的發佈/訂閱功能。發佈/訂閱的使用場景確實很是多。我已看見人們在社交網絡鏈接中使用，還可做爲基於發佈/訂閱的腳本觸發器，甚至用Redis的發佈/訂閱功能來創建聊天系統！（不，這是真的，你能夠去核實）。

Redis提供的全部特性中，我感受這個是喜歡的人最少的一個，雖然它爲用戶提供若是此多功能。

五、redis的一些其餘特色

（1）Redis是單進程單線程的 redis利用隊列技術將併發訪問變爲串行訪問，消除了傳統數據庫串行控制的開銷

（2）讀寫分離模型 經過增長Slave DB的數量，讀的性能能夠線性增加。爲了不Master DB的單點故障，集羣通常都會採用兩臺Master DB作雙機熱備，因此整個集羣的讀和寫的可用性都很是高。 讀寫分離架構的缺陷在於，無論是Master仍是Slave，每一個節點都必須保存完整的數據，若是在數據量很大的狀況下，集羣的擴展能力仍是受限於單個節點的存儲能力，並且對於Write-intensive類型的應用，讀寫分離架構並不適合。

（3）數據分片模型 爲了解決讀寫分離模型的缺陷，能夠將數據分片模型應用進來。 能夠將每一個節點當作都是獨立的master，而後經過業務實現數據分片。 結合上面兩種模型，能夠將每一個master設計成由一個master和多個slave組成的模型。

（4）Redis的回收策略

volatile-lru：從已設置過時時間的數據集（server.db[i].expires）中挑選最近最少使用的數據淘汰
volatile-ttl：從已設置過時時間的數據集（server.db[i].expires）中挑選將要過時的數據淘汰
volatile-random：從已設置過時時間的數據集（server.db[i].expires）中任意選擇數據淘汰
allkeys-lru：從數據集（server.db[i].dict）中挑選最近最少使用的數據淘汰
allkeys-random：從數據集（server.db[i].dict）中任意選擇數據淘汰
no-enviction（驅逐）：禁止驅逐數據
注意這裏的6種機制，volatile和allkeys規定了是對已設置過時時間的數據集淘汰數據仍是從所有數據集淘汰數據，後面的lru、ttl以及random是三種不一樣的淘汰策略，再加上一種no-enviction永不回收的策略。

使用策略規則：

若是數據呈現冪律分佈，也就是一部分數據訪問頻率高，一部分數據訪問頻率低，則使用allkeys-lru
若是數據呈現平等分佈，也就是全部的數據訪問頻率都相同，則使用allkeys-random
六、mySQL裏有2000w數據，redis中只存20w的數據，如何保證redis中的數據都是熱點數據

相關知識：redis 內存數據集大小上升到必定大小的時候，就會施行數據淘汰策略。redis提供6種數據淘汰策略見上面一條

七、假如Redis裏面有1億個key，其中有10w個key是以某個固定的已知的前綴開頭的，若是將它們所有找出來？

使用keys指令能夠掃出指定模式的key列表。

對方接着追問：若是這個redis正在給線上的業務提供服務，那使用keys指令會有什麼問題？

這個時候你要回答redis關鍵的一個特性：redis的單線程的。keys指令會致使線程阻塞一段時間，線上服務會停頓，直到指令執行完畢，服務才能恢復。這個時候可使用scan指令，scan指令能夠無阻塞的提取出指定模式的key列表，可是會有必定的重複機率，在客戶端作一次去重就能夠了，可是總體所花費的時間會比直接用keys指令長。

八、Redis 常見的性能問題都有哪些？如何解決？

Master寫內存快照，save命令調度rdbSave函數，會阻塞主線程的工做，當快照比較大時對性能影響是很是大的，會間斷性暫停服務，因此Master最好不要寫內存快照。
Master AOF持久化，若是不重寫AOF文件，這個持久化方式對性能的影響是最小的，可是AOF文件會不斷增大，AOF文件過大會影響Master重啓的恢復速度。Master最好不要作任何持久化工做，包括內存快照和AOF日誌文件，特別是不要啓用內存快照作持久化,若是數據比較關鍵，某個Slave開啓AOF備份數據，策略爲每秒同步一次。
Master調用BGREWRITEAOF重寫AOF文件，AOF在重寫的時候會佔大量的CPU和內存資源，致使服務load太高，出現短暫服務暫停現象。
Redis主從複製的性能問題，爲了主從複製的速度和鏈接的穩定性，Slave和Master最好在同一個局域網內
九、Redis有哪些數據結構？

字符串String、字典Hash、列表List、集合Set、有序集合SortedSet。

若是你是Redis中高級用戶，還須要加上下面幾種數據結構HyperLogLog、Geo、Pub/Sub。

若是你說還玩過Redis Module，像BloomFilter，RedisSearch，Redis-ML，面試官得眼睛就開始發亮了。

十、使用過Redis分佈式鎖麼，它是什麼回事？

先拿setnx來爭搶鎖，搶到以後，再用expire給鎖加一個過時時間防止鎖忘記了釋放。

這時候對方會告訴你說你回答得不錯，而後接着問若是在setnx以後執行expire以前進程意外crash或者要重啓維護了，那會怎麼樣？

這時候你要給予驚訝的反饋：唉，是喔，這個鎖就永遠得不到釋放了。緊接着你須要抓一抓本身得腦殼，故做思考片刻，好像接下來的結果是你主動思考出來的，而後回答：我記得set指令有很是複雜的參數，這個應該是能夠同時把setnx和expire合成一條指令來用的！對方這時會顯露笑容，內心開始默唸：摁，這小子還不錯。

十一、使用過Redis作異步隊列麼，你是怎麼用的？

通常使用list結構做爲隊列，rpush生產消息，lpop消費消息。當lpop沒有消息的時候，要適當sleep一會再重試。

若是對方追問可不能夠不用sleep呢？list還有個指令叫blpop，在沒有消息的時候，它會阻塞住直到消息到來。

若是對方追問能不能生產一次消費屢次呢？使用pub/sub主題訂閱者模式，能夠實現1:N的消息隊列。

若是對方追問pub/sub有什麼缺點？在消費者下線的狀況下，生產的消息會丟失，得使用專業的消息隊列如rabbitmq等。

若是對方追問redis如何實現延時隊列？我估計如今你很想把面試官一棒打死若是你手上有一根棒球棍的話，怎麼問的這麼詳細。可是你很剋制，而後神態自若的回答道：使用sortedset，拿時間戳做爲score，消息內容做爲key調用zadd來生產消息，消費者用zrangebyscore指令獲取N秒以前的數據輪詢進行處理。

到這裏，面試官暗地裏已經對你豎起了大拇指。可是他不知道的是此刻你卻豎起了中指，在椅子背後。

十二、若是有大量的key須要設置同一時間過時，通常須要注意什麼？

若是大量的key過時時間設置的過於集中，到過時的那個時間點，redis可能會出現短暫的卡頓現象。通常須要在時間上加一個隨機值，使得過時時間分散一些。

1三、爲何Redis須要把全部數據放到內存中？

Redis爲了達到最快的讀寫速度將數據都讀到內存中，並經過異步的方式將數據寫入磁盤。因此redis具備快速和數據持久化的特徵。若是不將數據放在內存中，磁盤I/O速度爲嚴重影響redis的性能。在內存愈來愈便宜的今天，redis將會愈來愈受歡迎。 若是設置了最大使用的內存，則數據已有記錄數達到內存限值後不能繼續插入新值。

1四、Redis 持久化機制

bgsave作鏡像全量持久化，aof作增量持久化。由於bgsave會耗費較長時間，不夠實時，在停機的時候會致使大量丟失數據，因此須要aof來配合使用。在redis實例重啓時，會使用bgsave持久化文件從新構建內存，再使用aof重放近期的操做指令來實現完整恢復重啓以前的狀態。

對方追問那若是忽然機器掉電會怎樣？取決於aof日誌sync屬性的配置，若是不要求性能，在每條寫指令時都sync一下磁盤，就不會丟失數據。可是在高性能的要求下每次都sync是不現實的，通常都使用定時sync，好比1s1次，這個時候最多就會丟失1s的數據。

對方追問bgsave的原理是什麼？你給出兩個詞彙就能夠了，fork和cow。fork是指redis經過建立子進程來進行bgsave操做，cow指的是copy on write，子進程建立後，父子進程共享數據段，父進程繼續提供讀寫服務，寫髒的頁面數據會逐漸和子進程分離開來。

1五、Redis提供了哪幾種持久化方式？

RDB持久化方式可以在指定的時間間隔能對你的數據進行快照存儲。
AOF持久化方式記錄每次對服務器寫的操做，當服務器重啓的時候會從新執行這些命令來恢復原始的數據，AOF命令以redis協議追加保存每次寫的操做到文件末尾。Redis還能對AOF文件進行後臺重寫，使得AOF文件的體積不至於過大。
若是你只但願你的數據在服務器運行的時候存在，你也能夠不使用任何持久化方式。
你也能夠同時開啓兩種持久化方式， 在這種狀況下， 當redis重啓的時候會優先載入AOF文件來恢復原始的數據，由於在一般狀況下AOF文件保存的數據集要比RDB文件保存的數據集要完整。
最重要的事情是瞭解RDB和AOF持久化方式的不一樣，讓咱們以RDB持久化方式開始。
1六、如何選擇合適的持久化方式？

通常來講， 若是想達到足以媲美PostgreSQL的數據安全性， 你應該同時使用兩種持久化功能。若是你很是關心你的數據， 但仍然能夠承受數分鐘之內的數據丟失，那麼你能夠只使用RDB持久化。

有不少用戶都只使用AOF持久化，但並不推薦這種方式：由於定時生成RDB快照（snapshot）很是便於進行數據庫備份， 而且 RDB 恢復數據集的速度也要比AOF恢復的速度要快，除此以外， 使用RDB還能夠避免以前提到的AOF程序的bug。

1七、Pipeline有什麼好處，爲何要用pipeline？

能夠將屢次IO往返的時間縮減爲一次，前提是pipeline執行的指令之間沒有因果相關性。使用redis-benchmark進行壓測的時候能夠發現影響redis的QPS峯值的一個重要因素是pipeline批次指令的數目。

1八、Redis的同步機制瞭解麼？

Redis可使用主從同步，從從同步。第一次同步時，主節點作一次bgsave，並同時將後續修改操做記錄到內存buffer，待完成後將rdb文件全量同步到複製節點，複製節點接受完成後將rdb鏡像加載到內存。加載完成後，再通知主節點將期間修改的操做記錄同步到複製節點進行重放就完成了同步過程。

1九、Redis 集羣方案與實現

Redis Sentinal着眼於高可用，在master宕機時會自動將slave提高爲master，繼續提供服務。

Redis Cluster着眼於擴展性，在單個redis內存不足時，使用Cluster進行分片存儲。

20、一個Redis實例最多能存放多少的keys？List、Set、Sorted Set他們最多能存放多少元素？

理論上Redis能夠處理多達232的keys，而且在實際中進行了測試，每一個實例至少存放了2億5千萬的keys。咱們正在測試一些較大的值。

任何list、set、和sorted set均可以放232個元素。

換句話說，Redis的存儲極限是系統中的可用內存值。

2一、Redis持久化數據和緩存怎麼作擴容？

若是Redis被當作緩存使用，使用一致性哈希實現動態擴容縮容。若是Redis被當作一個持久化存儲使用，必須使用固定的keys-to-nodes映射關係，節點的數量一旦肯定不能變化。不然的話(即Redis節點須要動態變化的狀況），必須使用能夠在運行時進行數據再平衡的一套系統，而當前只有Redis集羣能夠作到這樣。