Redis篇

1、为什么要用缓存

使用缓存的目的就是提升读写性能。而实际业务场景下，更多的是为了提升读性能，带来更好的性能，带来更高的并发量。 Redis 的读写性能比 Mysql 好得多，我们就可以把 Mysql 中的热点数据缓存到 Redis 中，提升读取性能，同时也减轻了 Mysql 的读取压力。

2、使用 Redis有哪些好处？

具有以下好处：

读取速度快，因为数据存在内存中，所以数据获取快；
支持多种数据结构，包括字符串、列表、集合、有序集合、哈希等；
支持事务，且操作遵守原子性，即对数据的操作要么都执行，要么都不支持；
还拥有其他丰富的功能，队列、主从复制、集群、数据持久化等功能。

3，什么是 Redis？

Redis 是一个开源（BSD 许可）、基于内存、支持多种数据结构的存储系统，可以作为数据库、缓存和消息中间件。它支持的数据结构有字符串（strings）、哈希（hashes）、列表（lists）、集合（ sets）、有序集合（sorted sets）等，除此之外还支持 bitmaps、hyperloglogs 和地理空间（ geospatial ）索引半径查询等功能。

它内置了复制（Replication）、 LUA 脚本（Lua scripting）、 LRU 驱动事件（LRU eviction）、事务（Transactions）和不同级别的磁盘持久化（persistence）功能，并通过 Redis 哨兵（哨兵）和集群（Cluster）保证缓存的高可用性（High availability）。

4、为什么使用Redis而不是用 Memcache呢？

这时候肯定想到的就是做一个Memcache与Redis区别。

Redis和Memcache都是将数据存放在你内存中，都是内存数据库，不过Memcache还可用于缓存其他东西，例如图片，视频等等。
Memcache 仅支持 key-value 结构的数据类型，Redis 不仅仅支持简单的 key-value 类型的数据，同时还提供 list ，set ，hash 等数据结构的存储。
虚拟内存 Redis 当物理内存用完时，可以将一些很久没用到的，value 交换到磁盘分布式-设定 Memcache集群，利用 magent 做一主多从；Redis可以做一主多从，都可以一主一从。
存储数据安全 Memcache 挂掉后，数据没了；Redis 可以定期保存到磁盘（持久化）
Memcache 的单个value最大1m，Redis的单个value最大512m。
灾难恢复 Memcache挂掉后，数据不可恢复，Redis数据丢失后可以通过AOF恢复，Redis原生就支持集群模式，Redis3.0版本中，官方便能支持Cluster 模式了，Memcache 没有原生的集群模式，需要依赖客户端来实现，然后往集群中分片写入数据。
Memcache网络IO 模型是多线程，非阻塞IO复用的网络模式，原型上接近于nignx。而于是Redis使用单线程的IO复用模型，自己封装了一个简单的AeEvent事件处理框架，主要实现类epoll,kqueue和select，更接近于Apache 早期的模式。

5、为什么Redis单线程模型效率也能那么高？

C语言实现，效率高
纯内存操作
基于非阻塞的IO复用模型机制
单线程的话就能避免多线程的频繁上下文切换问题
丰富的数据结构（全称采用hash结构，读取速度非常快，对数据存储进行了一些优化，比如亚索表，跳表等）

6、说说Redis的线程模型

这问题是因为前面回答问题的时候提到，Redis是基于非阻塞的IO复用模型。如果这个问题回答不上来，就相当于前面的回答是给自己挖坑，因为你答不上来，面试官对你的印象可能就要打点折扣了。

Redis内部使用文件事件处理器file event handler，这个文件事件处理器是单线程的，所以Redis才叫做单线程的模型。它采用IO多路复用机制同时监听多个socket，根据socket上的事件来选择对应的事件处理器进行处理。

文件事件处理器的结构包含4个部分

多个socket。
IO多路复用程序。
文件事件分派器。
事件处理器（连接应答处理器、命令请求处理器、命令回复处理器）

多个socket可能会并发产生不同的操作，每个操作对应不同的文件事件，但是IO多路复用程序会监听多个socket，会将socket产生的事件放入队列中排队，事件分派器每次从队列中取出一个事件，把该事件交给对应的事件处理器进行处理。

来看客户端与Redis的一次通信过程：

下面来大致说一下这个图：

客户端 Socket01向 Redis的Server Socket请求建立连接，此时Server Socket会产生一AE_READABLE事件，IO多路复用程序监听到server socket产生的事件后，将该事件压入队列中。文件事件分派器从队列中获取该事件，交给连接应答处理器。连接应答处理器会创建一个能与客户端通S信ock的et01，并将该Socket01的AE_READABLE事件与命令请求处理器关联。
假设此时客户端发送了一个set key value请求，此时Redis中的Socket01会产生AE_READABLE事件，IO多路复用程序将事件压入队列，此时事件分派器从队列中获取到该事件，由于前面cket01 AE_READABLE事件已经与命令请求处理器关联，因此事件分派器将事件交给命令请求处理器来处理。命令请求处理器读S取ocket01的set key value并在自己内存中完成set key value的设置。操作完成后，它会So将cket01的AE_WRITABLE事件与回复处理器关联。
如果此时客户端准备好接收返回结果了，那么Redis中Socket01会产生一个AE_WRITABLE事件，同样压入队列中，事件分派器找到相关联的命令回复处理器，由命令回复处理器对Socket01输入本次操作的一个结果，比如ok，之后解除Socket01的AE_WRITABLE事件与命令回复处理器的关联。

这样便完成了一次通信。

7、为什么Redis需要把所有数据放到内存中？

Redis将数据放在内存中有一个好处，那就是可以实现最快地对数据读取，如果数据存储在硬盘中，磁盘I/O会严重影响Redis的性能。而且Redis还提供了数据持久化功能，不用担心服务器重启对内存中数据的影响。其次现在硬件越来越便宜的情况下，Redis的使用也被应用得越来越多，使得它拥有很大的优势。

8、Redis的同步机制了解是什么？

Redis支持主从同步、从同步。如果是第一次进行主从同步，主节点需要使用bgsave命令，再将后续修改操作记录到内存的缓冲区，等RDB文件全部同步到复制节点，复制节点接收完成后将RDB镜像记载到内存中。等加载完成后，复制节点通知主节点将复制期间修改的操作记录同步到复制节点，即可完成同步过程。

9、pipeline 有什么好处，为什么要用pipeline？

使用pipeline（管道）的好处在于可以将多次I/O往返的时间缩短为一次，但是要求管道中执行的指令间没有因果关系。用pipeline的原因在于可以实现请求/响应服务器的功能，当客户端尚未读取旧响应时，它也可以处理新的请求。如果客户端存在多个命令发送到服务器时，那么客户端无需等待服务端的每次响应才能执行下个命令，只需最后一步从服务端读取回复即可。

10，说一下Redis有什么优点和缺点

优点

速度快：因为数据存在内存中，类似于HashMap，HashMap的优势就是查找和操作的时间复杂度都是O (1)。
支持丰富的数据结构：支持String，List，Set，Sorted Set，Hash五种基础的数据结构。
持久化存储：Redis提供RDB和AOF两种数据的持久化存储方案，解决内存数据库最担心的万一Redis挂掉，数据会消失掉
高可用：内置Redis Sentinel，提供高可用方案，实现主从故障自动转移。内置RedisCluster,提供集群方案，实现基于槽的分片方案，从而支持更大的Redis规模。
丰富的特性：Key过期、计数、分布式锁、消息队列等。

缺点

由于Redis是内存数据库，所以，单台机器，存储的数据量，跟机器本身的内存大小。虽然Redis本身有Key过期策略，但是还是需要提前预估和节约内存。如果内存增长过快，需要定期删除数据。
如果进行完整重同步，由于需要生成RDB文件，并进行传输，会占用主机的CPU，并会消现网的带宽。不过Redis2.8版本，已经有部分重同步的功能，但是还是有可能有完整重同的。比如，新上线的步备机。
修改配置文件，进行重启，将硬盘中的数据加载进内存，时间比较久。在这个过程中，Redis不能提供服务。

11，Redis持久化方式有哪些？以及有什么区别？

Redis提供两种持久化机制RDB和AOF机制:

RDB持久化方式

是指用数据集快照的方式半持久化模式)记redis数据库的所有键值对，在某个时间点将数据写录入一个临时文件，持久化结束后，用这个临时文件替换上次持久化的文件，达到数据恢复。

优点：

只有一个文件dump.rdb，方便持久化。
容灾性好，一个文件可以保存到安全的磁盘。
性能最大化，fork子进程来完成写操作，让主进程继续处理命令，所以是IO最大化。使用单独子进程来进行持久化，主进程不会进行任何IO操作，保Re证di了s的高性
相对于数据集大时，比AOF的启动效率更高。

缺点：

数据安全性低。

RDB是间隔一段时间进行持久化，如果持久化之间Redis发生故障，会发生数据丢失。所以这种方式更适合数据要求不严谨的时候

AOF=Append only file持久化方式

是指所有的命令行记录Redis命令请求协议的格式完全持久化存储，保存为AOF文件。

优点：

（1）数据安全，AOF持久化可以配置appendfsync属性，有always，每进行一次命令操作就记录到AOF文件中一次。

（2）通过append模式写文件，即使中途服务器宕机，可以通过redis-check-aof工具解决数据一致性问题。

（3）AOF机制的rewrite模AOF文件没被rewrite之前（文件过大时会对命令进行合并重写），可以删除其中的某些命令比如误操作的flushall)式。

缺点：

（1）AOF文件RDB文件大，且恢复速度慢。

（2）数据集大的时候，比RDB启动效率低。

12，持久化有两种，那应该怎么选择呢？

不要仅仅使RDB，因为那样会导致你丢失很多数据。
用.也不要仅仅使用AOF，因为那样有两个问题，第一，你通过AOF做冷备没有RDB做冷备的恢复速度更快；第二，RDB每次简单粗暴生成数据快照，更加健壮，可以避免AOF这种复杂的备份和恢复机制的bug。
Redis支持同时开启开启两种持久化方式，我们可以综合使用AOF和RDB两种持久化机制，用AOF来保证数据不丢失，作为数据恢复的第一选择;用RDB来做不同程度的冷备，在AOF文件都丢失或损坏不可用的时候，还可以使用RDB来进行快速的数据恢复。
如果同时使用RDB和AOF两种持久化机制，那么在Redis重启的时候，会使用AOF来重新构建数据，因为AOF中的数据更加完整。

13，怎么使用Redis实现消息队列？

一般使用list结构作为队列，rpush生产消息，lpop消费消息。当lpop没有消息的时候，要适当sleep一会再重试。

面试官可能会问可不可以不用sleep呢？list还有个指令叫blpop，在没有消息的时候，它会阻塞住直到消息到来。
面试官可能还问能不能生产一次消费多次呢？使用pub / sub主题订阅者模式，可以实现1:N的消息队列。
面试官可能还问pub / sub有什么缺点？在消费者下线的情况下，生产的消息会丢失，得使用专业的消息队列如rabbit等m。q
面试官可能还会问Redis如何实现延时队列？我估计现在你很想把面试官一棒打死如果你手上有一根棒球棍的话，怎么问得这么详细。但是你很克制，然后神态自若地回答道：使sortedset，拿时间戳作为score，消息内容作为key调用zadd来生产消息，消费者用zrangebyscore指令获取N秒之前的数据轮询进行处理。

面试扩散：很多面试官上来就直接这么问：Redis如何实现延时队列？