Redis快取那點破事 ， 絕殺面試官 25 問

微信搜索 【微觀技術】，關注這個不喜歡內卷的程式員，

精彩文章匯總 GitHub https://github.com/aalansehaiyang/technology-talk ，Star 12K ，匯總java生態圈常用技術框架、開源中間件，系統架構、資料庫、大公司架構案例、常用三方類別庫、專案管理、線上問題排查、個人成長、思考等知識

大家好，我是Tom哥~

阿里P7技術專家，一個不喜歡內卷的程式員~

為了便于大家查找問題，了解全貌，整理個目錄，我們可以快速全域了解關于Redis 快取，面試官一般喜歡問哪些問題？

接下來，我們逐條來看看每個問題及答案

Redis 有哪些特性？

答案：

• 性能高， 讀的速度是100000次/s，寫的速度是80000次/s

• 資料持久化，支持RDB 、AOF

• 支持事務，通過MULTI和EXEC指令包起來，

• 多種資料結構型別

• 主從復制

• 其他特性：發布/訂閱、通知、key過期等

Redis 為什么這么快？

答案：

• 完全基于記憶體，沒有磁盤IO上的開銷，異步持久化除外

• 單執行緒，避免多個執行緒切換的性能損耗

• 非阻塞的IO多路復用機制

• 底層的資料存盤結構優化，使用原生的資料結構提升性能，

整理了一份大廠常考面試題，這份pdf包括 Java基礎、Java并發、JVM、MySQL、Redis、Spring、MyBatis、Kafka、設計模式等面試題，分享給大家，
下載地址：百度云鏈接：https://pan.baidu.com/s/1XHT4ppXTp430MEMW2D0-Bg 提取碼: s3ab

Redis 底層的基礎資料結構有哪些？

答案：

• 字串，沒有采用C語言的傳統字串，而是自己實作的一個簡單動態字串SDS的抽象型別，并保存了長度資訊，

• 鏈表（linkedlist），雙向無環鏈表結構，每個鏈表的節點由一個listNode結構來表示，每個節點都有前置和后置節點的指標

• 字典（hashtable），保存鍵值對的抽象資料結構，底層使用hash表，每個字典帶有兩個hash表，供平時使用和rehash時使用，

• 跳躍表（skiplist），跳躍表是有序集合的底層實作之一，redis跳躍表由zskiplist和zskiplistNode組成，zskiplist用于保存跳躍表 資訊(表頭、表尾節點、?度等)，zskiplistNode用于表示表跳躍節點，每個跳躍表的層高都是1- 32的亂數，在同一個跳躍表中，多個節點可以包含相同的分值，但是每個節點的成員物件必須是唯一的，節點按照分值大小排序，如果分值相同，則按照成員物件的大小排序，

• 整數集合（intset），用于保存整數值的集合抽象資料結構，不會出現重復元素，底層實作為陣列，

• 壓縮串列（ziplist），為節約記憶體而開發的順序性資料結構，可以包含多個節點，每個節點可以保存一個位元組陣列或者整數值，

Redis 支持哪些資料型別？

答案：五種常用資料型別：String、Hash、Set、List、SortedSet，三種特殊的資料型別：Bitmap、HyperLogLog、Geospatial，其中Bitmap 、HyperLogLog的底層都是 String 資料型別，Geospatial 底層是 Sorted Set 資料型別，

• 字串物件string：int整數、embstr編碼的簡單動態字串、raw簡單動態字串

• 串列物件list：ziplist、linkedlist

• 哈希物件hash：ziplist、hashtable

• 集合物件set：intset、hashtable

• 有序集合物件zset：ziplist、skiplist

Redis 常用的 5 種資料結構和應用場景？

答案：

• String：快取、計數器、分布式鎖等

• List：鏈表、佇列、微博關注人時間軸串列等

• Hash：用戶資訊、Hash 表等

• Set：去重、贊、踩、共同好友等

• Zset：訪問量排行榜、點擊量排行榜等

為什么采用單執行緒？

答案：官方回復，CPU不會成為Redis的制約瓶頸，Redis主要受記憶體、網路限制，例如，在一個普通的 Linux 系統上，使用pipelining 可以每秒傳遞 100 萬個請求，所以如果您的應用程式主要使用 O(N) 或 O(log(N)) 命令，則幾乎不會使用太多 CPU，屬于IO密集型系統，

Redis 6.0 之后又改用多執行緒呢?

答案：Redis的多執行緒主要是處理資料的讀寫、協議決議，執行命令還是采用單執行緒順序執行，

主要是因為redis的性能瓶頸在于網路IO而非CPU，使用多執行緒進行一些周邊預處理，提升了IO的讀寫效率，從而提高了整體的吞吐量，antirez 在 RedisConf 2019 分享時提到，Redis 6 引入的多執行緒 IO 對性能提升至少一倍以上，

過期鍵Key 的洗掉策略有哪些？

答案：有3種過期洗掉策略，惰性洗掉、定期洗掉、定時洗掉

• 惰性洗掉，使用key時才進行檢查，如果已經過期，則洗掉，缺點：過期的key如果沒有被訪問到，一直無法洗掉，一直占用記憶體，造成空間浪費，

• 定期洗掉，每隔一段時間做一次檢查，洗掉過期的key，每次只是隨機取一些key去檢查，

• 定時洗掉，為每個key設定過期時間，同時創建一個定時器，一旦到期，立即執行洗掉，缺點：如果過期鍵比較多時，占用CPU較多，對服務的性能有很大影響，

如果Redis的記憶體空間不足，淘汰機制？

答案：

• volatile-lru：從已設定過期時間的key中，移出最近最少使用的key進行淘汰

• allkeys-lru：當記憶體不足以容納新寫入資料時，在鍵空間中，移除最近最少使用的key（這個是最常用的）

• volatile-ttl：從已設定過期時間的key中，移出將要過期的key

• volatile-random：從已設定過期時間的key中，隨機選擇key淘汰

• allkeys-random：從key中隨機選擇key進行淘汰

• no-eviction：禁止淘汰資料，當記憶體達到閾值的時候，新寫入操作報錯

• volatile-lfu：從已設定過期時間的資料集(server.db[i].expires)中挑選最不經常使用的資料淘汰(LFU(Least Frequently Used)演算法，也就是最頻繁被訪問的資料將來最有可能被訪問到)

• allkeys-lfu：當記憶體不足以容納新寫入資料時，在鍵空間中，移除最不經常使用的key，

Redis 突然掛了怎么解決？

答案：1、從系統可用性角度思考，Redis Cluster引入主備機制，當主節點掛了后，自動切換到備用節點，繼續提供服務，2、Client端引入本地快取，通過開關切換，避免Redis突然掛掉，高并發流量把資料庫打掛，

Redis 持久化有哪些方式？

答案：

1、快照RDB，將某個時間點上的資料庫狀態保存到RDB檔案中，RDB檔案是一個壓縮的二進制檔案，保存在磁盤上，當Redis崩潰時，可用于恢復資料，通過SAVE或BGSAVE來生成RDB檔案，

• SAVE：會阻塞redis行程，直到RDB檔案創建完畢，在行程阻塞期間，redis不能處理任何命令請求，

• BGSAVE：會fork出一個子行程，然后由子行程去負責生成RDB檔案，父行程還可以繼續處理命令請求，不會阻塞行程，

2、只追加檔案AOF，以日志的形式記錄每個寫操作（非讀操作），當不同節點同步資料時，讀取日志檔案的內容將寫指令從前到后執行一次，即可完成資料恢復，

Redis 常用場景

答案：

• 1、快取，有句話說的好，「性能不夠，快取來湊」

• 2、分布式鎖，利用Redis 的 setnx

• 3、分布式session

• 4、計數器，通過incr命令

• 5、排行榜，Redis 的 有序集合

• 6、其他

Redis 快取要注意的七大經典問題？

答案：列舉了億級系統，高訪問量情況下Redis快取可能會遇到哪些問題？以及對應的解決方案，

• 1、快取集中失效

• 2、快取穿透

• 3、快取雪崩

• 4、快取熱點

• 5、快取大Key

• 6、快取資料的一致性

• 7、資料并發競爭預熱

每個問題的詳細解決方案，請查看 億級系統的Redis快取如何設計？？？

Redis 集群方案有哪幾種？

答案：

• 主從復制模式

• Sentinel（哨兵）模式

• Redis Cluster模式

Redis 主從資料同步（主從復制）的程序？

答案：

• 1、slave啟動后，向master發送sync命令

• 2、master收到sync之后，執行bgsave保存快照，生成RDB全量檔案

• 3、master把slave的寫命令記錄到快取

• 4、bgsave執行完畢之后，發送RDB檔案到slave，slave執行

• 5、master發送緩沖區的寫命令給slave，slave接收命令并執行，完成復制初始化，

• 6、此后，master每次執行一個寫命令都會同步發送給slave，保持master與slave之間資料的一致性

主從復制的優缺點？

答案：

1、優點：

• master能自動將資料同步到slave，可以進行讀寫分離，分擔master的讀壓力

• master、slave之間的同步是以非阻塞的方式進行的，同步期間，客戶端仍然可以提交查詢或更新請求

缺點：

• 不具備自動容錯與恢復功能，master 節點宕機后，需要手動指定新的 master

• master宕機，如果宕機前資料沒有同步完，則切換IP后會存在資料不一致的問題

• 難以支持在線擴容，Redis的容量受限于單機配置

Sentinel（哨兵）模式的優缺點？

答案：哨兵模式基于主從復制模式，增加了哨兵來監控與自動處理故障，

1、優點：

• 哨兵模式基于主從復制模式，所以主從復制模式有的優點，哨兵模式也有

• master 掛掉可以自動進行切換，系統可用性更高

2、缺點：

• Redis的容量受限于單機配置

• 需要額外的資源來啟動sentinel行程

Redis Cluster 模式的優缺點？

答案：實作了Redis的分布式存盤，即每臺節點存盤不同的內容，來解決在線擴容的問題，

1、優點：

• 無中心架構，資料按照slot分布在多個節點

• 集群中的每個節點都是平等的，每個節點都保存各自的資料和整個集群的狀態，每個節點都和其他所有節點連接，而且這些連接保持活躍，這樣就保證了我們只需要連接集群中的任意一個節點，就可以獲取到其他節點的資料，

• 可線性擴展到1000多個節點，節點可動態添加或洗掉

• 能夠實作自動故障轉移，節點之間通過gossip協議交換狀態資訊，用投票機制完成slave到master的角色轉換

缺點：

• 資料通過異步復制，不保證資料的強一致性

• slave充當 “冷備”，不對外提供讀、寫服務，只作為故障轉移使用，

• 批量操作限制，目前只支持具有相同slot值的key執行批量操作，對mset、mget、sunion等操作支持不友好

• key事務操作支持有限，只支持多key在同一節點的事務操作，多key分布在不同節點時無法使用事務功能

• 不支持多資料庫空間，一臺redis可以支持16個db，集群模式下只能使用一個，即db 0，Redis Cluster模式不建議使用pipeline和multi-keys操作，減少max redirect產生的場景，

Redis 如何做擴容？

答案：為了避免資料遷移失效，通常使用一致性哈希實作動態擴容縮容，有效減少需要遷移的Key數量，

但是Cluster 模式，采用固定Slot槽位方式（16384個），對每個key計算CRC16值，然后對16384取模，然后根據slot值找到目標機器，擴容時，我們只需要遷移一部分的slot到新節點即可，

Redis 的集群原理?

答案：一個redis集群由多個節點node組成，而多個node之間通過cluster meet命令來進行連接，組成一個集群，

資料存盤通過分片的形式，整個集群分成了16384個slot，每個節點負責一部分槽位，整個槽位的資訊會同步到所有節點中，

key與slot的映射關系：

• 健值對 key，進行 CRC16 計算，計算出一個 16 bit 的值

• 將 16 bit 的值對 16384 取模，得到 0 ～ 16383 的數表示 key 對應的哈希槽

Redis 如何做到高可用？

答案：哨兵機制，具有自動故障轉移、集群監控、訊息通知等功能，

哨兵可以同時監視所有的主、從服務器，當某個master下線時，自動提升對應的slave為master，然后由新master對外提供服務，

什么是 Redis 事務？

答案：Redis事務是一組命令的集合，將多個命令打包，然后把這些命令按順序添加到佇列中，并且按順序執行這些命令，

Redis事務中沒有像Mysql關系型資料庫事務隔離級別的概念，不能保證原子性操作，也沒有像Mysql那樣執行事務失敗會進行回滾操作

Redis 事務執行流程？

答案：通過MULTI、EXEC、WATCH等命令來實作事務機制，事務執行程序將一系列多個命令按照順序一次性執行，在執行期間，事務不會被中斷，也不會去執行客戶端的其他請求，直到所有命令執行完畢，

具體程序：

• 服務端收到客戶端請求，事務以MULTI開始

• 如果正處于事務狀態時，則會把后續命令放入佇列同時回傳給客戶端QUEUED，反之則直接執行這 個命令

• 當收到客戶端的EXEC命令時，才會將佇列里的命令取出、順序執行，執行完將當前狀態從事務狀態改為非事務狀態

• 如果收到 DISCARD 命令，放棄執行佇列中的命令，可以理解為Mysql的回滾操作，并且將當前的狀態從事務狀態改為非事務狀態

WATCH 監視某個key，該命令只能在MULTI命令之前執行，如果監視的key被其他客戶端修改，EXEC將會放棄執行佇列中的所有命令，UNWATCH 取消監視之前通過WATCH 命令監視的key，通過執行EXEC 、DISCARD 兩個命令之前監視的key也會被取消監視，

Redis 與 Guava 、Caffeine 有什么區別？

答案：快取分為本地快取和分布式快取，

1、Caffeine、Guava，屬于本地快取，特點：

• 直接訪問記憶體，速度快，受記憶體限制，無法進行大資料存盤，

• 無網路通訊開銷，性能更高，

• 只支持本地應用行程訪問，同步更新所有節點的本地快取資料成本較高，

• 應用行程重啟，資料會丟失，

所以，本地快取適合存盤一些不易改變或者低頻改變的高熱點資料，

2、Redis屬于分布式快取，特點：

• 集群模式，支持大資料量存盤

• 資料集中存盤，保證資料的一致性

• 資料跨網路傳輸，性能低于本地快取，但同一個機房，兩臺服務器之間請求跑一個來回也就需要500微秒，比起其優勢，這點損耗完全可以忽略，這也是分布式快取受歡迎的原因，

• 支持副本機制，有效的保證了高可用性，

如何實作一個分布式鎖？

答案：

• 1、資料庫表，性能比較差

• 2、使用Lua腳本 (包含 SETNX + EXPIRE 兩條指令)

• 3、SET的擴展命令（SET key value [EX][PX] [NX|XX]）

• 4、Redlock 框架

• 5、Zookeeper Curator框架提供了現成的分布式鎖

我是Tom哥~

校招進阿里，期間還拿了 百度、華為、中興、騰訊 等6家大廠offer，P7 技術專家，出過專利，CSDN博客專家，多次淘寶雙11活動方案，專注于微服務、高并發、分布式架構、高可用等領域，喜歡挖掘開源框架亮點設計，

1、Java高頻考點

2、計算機網路

3、LeetCode演算法

作為一線大廠的面試官，Tom哥收集很多大廠的高頻面試題，掃描下方的二維碼，關注公眾號【微觀技術】，后臺回復 “666”、“演算法”，免費領取相關學習資料，

已經幫助身邊很多小伙伴進入位元組、阿里等一線大廠，也歡迎小伙伴找Tom哥嘮嗑聊天， 技術交流，圍觀朋友圈，人生打怪不再寂寞