[[331959]]

1.什么是redis?

Redis 是一個基于內(nèi)存的高性能key-value數(shù)據(jù)庫。 

2.Reids的特點　　

Redis本質(zhì)上是一個Key-Value類型的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，很像memcached，整個數(shù)據(jù)庫統(tǒng)統(tǒng)加載在內(nèi)存當(dāng)中進行操作，定期通過異步操作把數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)flush到硬盤上進行保存。因為是純內(nèi)存操作，Redis的性能非常出色，每秒可以處理超過 10萬次讀寫操作，是已知性能最快的Key-Value DB。

Redis的出色之處不僅僅是性能，Redis最大的魅力是支持保存多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，此外單個value的最大限制是1GB，不像 memcached只能保存1MB的數(shù)據(jù)，因此Redis可以用來實現(xiàn)很多有用的功能，比方說用他的List來做FIFO雙向鏈表，實現(xiàn)一個輕量級的高性 能消息隊列服務(wù)，用他的Set可以做高性能的tag系統(tǒng)等等。另外Redis也可以對存入的Key-Value設(shè)置expire時間，因此也可以被當(dāng)作一 個功能加強版的memcached來用。

Redis的主要缺點是數(shù)據(jù)庫容量受到物理內(nèi)存的限制，不能用作海量數(shù)據(jù)的高性能讀寫，因此Redis適合的場景主要局限在較小數(shù)據(jù)量的高性能操作和運算上。

3.使用redis有哪些好處？ 　　

   (1) 速度快，因為數(shù)據(jù)存在內(nèi)存中，類似于HashMap，HashMap的優(yōu)勢就是查找和操作的時間復(fù)雜度都是O(1) 

   (2) 支持豐富數(shù)據(jù)類型，支持string，list，set，sorted set，hash  

1）String  
常用命令：set/get/decr/incr/mget等；  
應(yīng)用場景：String是最常用的一種數(shù)據(jù)類型，普通的key/value存儲都可以歸為此類；  
實現(xiàn)方式：String在redis內(nèi)部存儲默認(rèn)就是一個字符串，被redisObject所引用，當(dāng)遇到incr、decr等操作時會轉(zhuǎn)成數(shù)值型進行計算，此時redisObject的encoding字段為int。  
2）Hash  
常用命令：hget/hset/hgetall等  
應(yīng)用場景：我們要存儲一個用戶信息對象數(shù)據(jù)，其中包括用戶ID、用戶姓名、年齡和生日，通過用戶ID我們希望獲取該用戶的姓名或者年齡或者生日；  
實現(xiàn)方式：Redis的Hash實際是內(nèi)部存儲的Value為一個HashMap，并提供了直接存取這個Map成員的接口。如圖所示，Key是用戶ID, value是一個Map。這個Map的key是成員的屬性名，value是屬性值。這樣對數(shù)據(jù)的修改和存取都可以直接通過其內(nèi)部Map的Key(Redis里稱內(nèi)部Map的key為field), 也就是通過 key(用戶ID) + field(屬性標(biāo)簽) 就可以操作對應(yīng)屬性數(shù)據(jù)。當(dāng)前HashMap的實現(xiàn)有兩種方式：當(dāng)HashMap的成員比較少時Redis為了節(jié)省內(nèi)存會采用類似一維數(shù)組的方式來緊湊存儲，而不會采用真正的HashMap結(jié)構(gòu)，這時對應(yīng)的value的redisObject的encoding為zipmap，當(dāng)成員數(shù)量增大時會自動轉(zhuǎn)成真正的HashMap,此時encoding為ht。 
hash  
3）List  
常用命令：lpush/rpush/lpop/rpop/lrange等；  
應(yīng)用場景：Redis list的應(yīng)用場景非常多，也是Redis最重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之一，比如twitter的關(guān)注列表，粉絲列表等都可以用Redis的list結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)；  
實現(xiàn)方式：Redis list的實現(xiàn)為一個雙向鏈表，即可以支持反向查找和遍歷，更方便操作，不過帶來了部分額外的內(nèi)存開銷，Redis內(nèi)部的很多實現(xiàn)，包括發(fā)送緩沖隊列等也都是用的這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。  
4）Set  
常用命令：sadd/spop/smembers/sunion等；  
應(yīng)用場景：Redis set對外提供的功能與list類似是一個列表的功能，特殊之處在于set是可以自動排重的，當(dāng)你需要存儲一個列表數(shù)據(jù)，又不希望出現(xiàn)重復(fù)數(shù)據(jù)時，set是一個很好的選擇，并且set提供了判斷某個成員是否在一個set集合內(nèi)的重要接口，這個也是list所不能提供的； 
實現(xiàn)方式：set 的內(nèi)部實現(xiàn)是一個 value永遠(yuǎn)為null的HashMap，實際就是通過計算hash的方式來快速排重的，這也是set能提供判斷一個成員是否在集合內(nèi)的原因。  
5）Sorted Set   
常用命令：zadd/zrange/zrem/zcard等；  
應(yīng)用場景：Redis sorted set的使用場景與set類似，區(qū)別是set不是自動有序的，而sorted set可以通過用戶額外提供一個優(yōu)先級(score)的參數(shù)來為成員排序，并且是插入有序的，即自動排序。當(dāng)你需要一個有序的并且不重復(fù)的集合列表，那么可以選擇sorted set數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比如twitter 的public timeline可以以發(fā)表時間作為score來存儲，這樣獲取時就是自動按時間排好序的。 
實現(xiàn)方式：Redis sorted set的內(nèi)部使用HashMap和跳躍表(SkipList)來保證數(shù)據(jù)的存儲和有序，HashMap里放的是成員到score的映射，而跳躍表里存放的是所有的成員，排序依據(jù)是HashMap里存的score,使用跳躍表的結(jié)構(gòu)可以獲得比較高的查找效率，并且在實現(xiàn)上比較簡單。 

    (3) 支持事務(wù)，操作都是原子性，所謂的原子性就是對數(shù)據(jù)的更改要么全部執(zhí)行，要么全部不執(zhí)行 

   (4) 豐富的特性：可用于緩存，消息，按key設(shè)置過期時間，過期后將會自動刪除

4.redis相比memcached有哪些優(yōu)勢？ 　　

　(1) memcached所有的值均是簡單的字符串，redis作為其替代者，支持更為豐富的數(shù)據(jù)類型 

　(2) redis的速度比memcached快很多 (3) redis可以持久化其數(shù)據(jù)

5.Memcache與Redis的區(qū)別都有哪些？ 

　(1)、存儲方式 Memecache把數(shù)據(jù)全部存在內(nèi)存之中，斷電后會掛掉，數(shù)據(jù)不能超過內(nèi)存大小。Redis有部份存在硬盤上，這樣能保證數(shù)據(jù)的持久性。 

　(2)、數(shù)據(jù)支持類型 Memcache對數(shù)據(jù)類型支持相對簡單。Redis有復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型。 

　(3)、使用底層模型不同 它們之間底層實現(xiàn)方式 以及與客戶端之間通信的應(yīng)用協(xié)議不一樣。Redis直接自己構(gòu)建了VM 機制 ，因為一般的系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)的話，會浪費一定的時間去移動和請求。 

6.redis適用于的場景?

Redis最適合所有數(shù)據(jù)in-momory的場景，如：

（1）、會話緩存（Session Cache）

最常用的一種使用Redis的情景是會話緩存（session cache）。用Redis緩存會話比其他存儲（如Memcached）的優(yōu)勢在于：Redis提供持久化

（2）、全頁緩存（FPC）

除基本的會話token之外，Redis還提供很簡便的FPC平臺。回到一致性問題，即使重啟了Redis實例，因為有磁盤的持久化，用戶也不會看到頁面加載速度的下降，這是一個極大改進，類似PHP本地FPC。

（3）、隊列

Reids在內(nèi)存存儲引擎領(lǐng)域的一大優(yōu)點是提供 list 和 set 操作，這使得Redis能作為一個很好的消息隊列平臺來使用。Redis作為隊列使用的操作，就類似于本地程序語言（如Python）對 list 的 push/pop 操作。

如果你快速的在Google中搜索“Redis queues”，你馬上就能找到大量的開源項目，這些項目的目的就是利用Redis創(chuàng)建非常好的后端工具，以滿足各種隊列需求。例如，Celery有一個后臺就是使用Redis作為broker，你可以從這里去查看。

（4），排行榜/計數(shù)器

Redis在內(nèi)存中對數(shù)字進行遞增或遞減的操作實現(xiàn)的非常好。集合（Set）和有序集合（Sorted Set）也使得我們在執(zhí)行這些操作的時候變的非常簡單，Redis只是正好提供了這兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。所以，我們要從排序集合中獲取到排名最靠前的10個用戶–我們稱之為“user_scores”，我們只需要像下面一樣執(zhí)行即可：

當(dāng)然，這是假定你是根據(jù)你用戶的分?jǐn)?shù)做遞增的排序。如果你想返回用戶及用戶的分?jǐn)?shù)，你需要這樣執(zhí)行：

ZRANGE user_scores 0 10 WITHSCORES

Agora Games就是一個很好的例子，用Ruby實現(xiàn)的，它的排行榜就是使用Redis來存儲數(shù)據(jù)的，你可以在這里看到。

（5）、發(fā)布/訂閱

最后（但肯定不是最不重要的）是Redis的發(fā)布/訂閱功能。發(fā)布/訂閱的使用場景確實非常多。

7、redis的緩存失效策略和主鍵失效機制

作為緩存系統(tǒng)都要定期清理無效數(shù)據(jù)，就需要一個主鍵失效和淘汰策略.

在Redis當(dāng)中，有生存期的key被稱為volatile。在創(chuàng)建緩存時，要為給定的key設(shè)置生存期，當(dāng)key過期的時候（生存期為0），它可能會被刪除。

　1、影響生存時間的一些操作

生存時間可以通過使用 DEL 命令來刪除整個 key 來移除，或者被 SET 和 GETSET 命令覆蓋原來的數(shù)據(jù)，也就是說，修改key對應(yīng)的value和使用另外相同的key和value來覆蓋以后，當(dāng)前數(shù)據(jù)的生存時間不同。

比如說，對一個 key 執(zhí)行INCR命令，對一個列表進行LPUSH命令，或者對一個哈希表執(zhí)行HSET命令，這類操作都不會修改 key 本身的生存時間。另一方面，如果使用RENAME對一個 key 進行改名，那么改名后的 key的生存時間和改名前一樣。

RENAME命令的另一種可能是，嘗試將一個帶生存時間的 key 改名成另一個帶生存時間的 another_key ，這時舊的 another_key (以及它的生存時間)會被刪除，然后舊的 key 會改名為 another_key ，因此，新的 another_key 的生存時間也和原本的 key 一樣。使用PERSIST命令可以在不刪除 key 的情況下，移除 key 的生存時間，讓 key 重新成為一個persistent key 。

　2、如何更新生存時間

可以對一個已經(jīng)帶有生存時間的 key 執(zhí)行EXPIRE命令，新指定的生存時間會取代舊的生存時間。過期時間的精度已經(jīng)被控制在1ms之內(nèi)，主鍵失效的時間復(fù)雜度是O（1），

EXPIRE和TTL命令搭配使用，TTL可以查看key的當(dāng)前生存時間。設(shè)置成功返回 1；當(dāng) key 不存在或者不能為 key 設(shè)置生存時間時，返回 0 。

最大緩存配置

在 redis 中，允許用戶設(shè)置最大使用內(nèi)存大小

server.maxmemory

默認(rèn)為0，沒有指定最大緩存，如果有新的數(shù)據(jù)添加，超過最大內(nèi)存，則會使redis崩潰，所以一定要設(shè)置。redis 內(nèi)存數(shù)據(jù)集大小上升到一定大小的時候，就會實行數(shù)據(jù)淘汰策略。

redis 提供 6種數(shù)據(jù)淘汰策略：

　?。?volatile-lru：從已設(shè)置過期時間的數(shù)據(jù)集（server.db[i].expires）中挑選最近最少使用的數(shù)據(jù)淘汰

　?。?volatile-ttl：從已設(shè)置過期時間的數(shù)據(jù)集（server.db[i].expires）中挑選將要過期的數(shù)據(jù)淘汰

　　． volatile-random：從已設(shè)置過期時間的數(shù)據(jù)集（server.db[i].expires）中任意選擇數(shù)據(jù)淘汰

　?。?allkeys-lru：從數(shù)據(jù)集（server.db[i].dict）中挑選最近最少使用的數(shù)據(jù)淘汰

　?。?allkeys-random：從數(shù)據(jù)集（server.db[i].dict）中任意選擇數(shù)據(jù)淘汰

　?。?no-enviction（驅(qū)逐）：禁止驅(qū)逐數(shù)據(jù)

注意這里的6種機制，volatile和allkeys規(guī)定了是對已設(shè)置過期時間的數(shù)據(jù)集淘汰數(shù)據(jù)還是從全部數(shù)據(jù)集淘汰數(shù)據(jù)，后面的lru、ttl以及random是三種不同的淘汰策略，再加上一種no-enviction永不回收的策略。

使用策略規(guī)則：

　1、如果數(shù)據(jù)呈現(xiàn)冪律分布，也就是一部分?jǐn)?shù)據(jù)訪問頻率高，一部分?jǐn)?shù)據(jù)訪問頻率低，則使用allkeys-lru

　2、如果數(shù)據(jù)呈現(xiàn)平等分布，也就是所有的數(shù)據(jù)訪問頻率都相同，則使用allkeys-random

三種數(shù)據(jù)淘汰策略：

ttl和random比較容易理解，實現(xiàn)也會比較簡單。主要是Lru最近最少使用淘汰策略，設(shè)計上會對key 按失效時間排序，然后取最先失效的key進行淘汰

8.為什么redis需要把所有數(shù)據(jù)放到內(nèi)存中?

Redis為了達(dá)到最快的讀寫速度將數(shù)據(jù)都讀到內(nèi)存中，并通過異步的方式將數(shù)據(jù)寫入磁盤。所以redis具有快速和數(shù)據(jù)持久化的特征。如果不將數(shù)據(jù)放在內(nèi)存中，磁盤I/O速度為嚴(yán)重影響redis的性能。在內(nèi)存越來越便宜的今天，redis將會越來越受歡迎。

如果設(shè)置了最大使用的內(nèi)存，則數(shù)據(jù)已有記錄數(shù)達(dá)到內(nèi)存限值后不能繼續(xù)插入新值。

9.Redis是單進程單線程的

redis利用隊列技術(shù)將并發(fā)訪問變?yōu)榇性L問，消除了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫串行控制的開銷

10.redis的并發(fā)競爭問題如何解決?

Redis為單進程單線程模式，采用隊列模式將并發(fā)訪問變?yōu)榇性L問。Redis本身沒有鎖的概念，Redis對于多個客戶端連接并不存在競爭，但是在Jedis客戶端對Redis進行并發(fā)訪問時會發(fā)生連接超時、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換錯誤、阻塞、客戶端關(guān)閉連接等問題，這些問題均是

由于客戶端連接混亂造成。對此有2種解決方法：

　1.客戶端角度，為保證每個客戶端間正常有序與Redis進行通信，對連接進行池化，同時對客戶端讀寫Redis操作采用內(nèi)部鎖synchronized。

　2.服務(wù)器角度，利用setnx實現(xiàn)鎖。

注：對于第一種，需要應(yīng)用程序自己處理資源的同步，可以使用的方法比較通俗，可以使用synchronized也可以使用lock；第二種需要用到Redis的setnx命令，但是需要注意一些問題。

11、redis常見性能問題和解決方案： 　　

　　1).Master寫內(nèi)存快照，save命令調(diào)度rdbSave函數(shù)，會阻塞主線程的工作，當(dāng)快照比較大時對性能影響是非常大的，會間斷性暫停服務(wù)，所以Master最好不要寫內(nèi)存快照。

　　2).Master AOF持久化，如果不重寫AOF文件，這個持久化方式對性能的影響是最小的，但是AOF文件會不斷增大，AOF文件過大會影響Master重啟的恢復(fù)速度。Master最好不要做任何持久化工作，包括內(nèi)存快照和AOF日志文件，特別是不要啟用內(nèi)存快照做持久

化,如果數(shù)據(jù)比較關(guān)鍵，某個Slave開啟AOF備份數(shù)據(jù)，策略為每秒同步一次。

　　3).Master調(diào)用BGREWRITEAOF重寫AOF文件，AOF在重寫的時候會占大量的CPU和內(nèi)存資源，導(dǎo)致服務(wù)load過高，出現(xiàn)短暫服務(wù)暫?，F(xiàn)象。

　　4). Redis主從復(fù)制的性能問題，為了主從復(fù)制的速度和連接的穩(wěn)定性，Slave和Master最好在同一個局域網(wǎng)內(nèi)。

12.redis事物的了解CAS(check-and-set 操作實現(xiàn)樂觀鎖 )?

和眾多其它數(shù)據(jù)庫一樣，Redis作為NoSQL數(shù)據(jù)庫也同樣提供了事務(wù)機制。在Redis中，MULTI/EXEC/DISCARD/WATCH這四個命令是我們實現(xiàn)事務(wù)的基石。相信對有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫開發(fā)經(jīng)驗的開發(fā)者而言這一概念并不陌生，即便如此，我們還是會簡要的列出

Redis中

事務(wù)的實現(xiàn)特征：

　　1). 在事務(wù)中的所有命令都將會被串行化的順序執(zhí)行，事務(wù)執(zhí)行期間，Redis不會再為其它客戶端的請求提供任何服務(wù)，從而保證了事物中的所有命令被原子的執(zhí)行。

　　2). 和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的事務(wù)相比，在Redis事務(wù)中如果有某一條命令執(zhí)行失敗，其后的命令仍然會被繼續(xù)執(zhí)行。

　　3). 我們可以通過MULTI命令開啟一個事務(wù)，有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫開發(fā)經(jīng)驗的人可以將其理解為"BEGIN TRANSACTION"語句。在該語句之后執(zhí)行的命令都將被視為事務(wù)之內(nèi)的操作，最后我們可以通過執(zhí)行EXEC/DISCARD命令來提交/回滾該事務(wù)內(nèi)的所有操作。這兩個Redis命令可被視為等同于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的COMMIT/ROLLBACK語句。

　　4). 在事務(wù)開啟之前，如果客戶端與服務(wù)器之間出現(xiàn)通訊故障并導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)斷開，其后所有待執(zhí)行的語句都將不會被服務(wù)器執(zhí)行。然而如果網(wǎng)絡(luò)中斷事件是發(fā)生在客戶端執(zhí)行EXEC命令之后，那么該事務(wù)中的所有命令都會被服務(wù)器執(zhí)行。

　　5). 當(dāng)使用Append-Only模式時，Redis會通過調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)write將該事務(wù)內(nèi)的所有寫操作在本次調(diào)用中全部寫入磁盤。然而如果在寫入的過程中出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰，如電源故障導(dǎo)致的宕機，那么此時也許只有部分?jǐn)?shù)據(jù)被寫入到磁盤，而另外一部分?jǐn)?shù)據(jù)卻已經(jīng)丟失。Redis服務(wù)器會在重新啟動時執(zhí)行一系列必要的一致性檢測，一旦發(fā)現(xiàn)類似問題，就會立即退出并給出相應(yīng)的錯誤提示。此時，我們就要充分利用Redis工具包中提供的redis-check-aof工具，該工具可以幫助我們定位到數(shù)據(jù)不一致的錯誤，并將已經(jīng)寫入的部分?jǐn)?shù)據(jù)進行回滾。修復(fù)之后我們就可以再次重新啟動Redis服務(wù)器了。

13.WATCH命令和基于CAS的樂觀鎖?

在Redis的事務(wù)中，WATCH命令可用于提供CAS(check-and-set)功能。假設(shè)我們通過WATCH命令在事務(wù)執(zhí)行之前監(jiān)控了多個Keys，倘若在WATCH之后有任何Key的值發(fā)生了變化，EXEC命令執(zhí)行的事務(wù)都將被放棄，同時返回Null multi-bulk應(yīng)答以通知調(diào)用者事務(wù)

執(zhí)行失敗。例如，我們再次假設(shè)Redis中并未提供incr命令來完成鍵值的原子性遞增，如果要實現(xiàn)該功能，我們只能自行編寫相應(yīng)的代碼。其偽碼如下：

val = GET mykey

val = val + 1

SET mykey $val

以上代碼只有在單連接的情況下才可以保證執(zhí)行結(jié)果是正確的，因為如果在同一時刻有多個客戶端在同時執(zhí)行該段代碼，那么就會出現(xiàn)多線程程序中經(jīng)常出現(xiàn)的一種錯誤場景--競態(tài)爭用(race condition)。比如，客戶端A和B都在同一時刻讀取了mykey的原有值，假設(shè)該值為10，此后兩個客戶端又均將該值加一后set回Redis服務(wù)器，這樣就會導(dǎo)致mykey的結(jié)果為11，而不是我們認(rèn)為的12。為了解決類似的問題，我們需要借助WATCH命令的幫助，見如下代碼：

WATCH mykey

val = GET mykey

val = val + 1

MULTI

SET mykey $val

EXEC

和此前代碼不同的是，新代碼在獲取mykey的值之前先通過WATCH命令監(jiān)控了該鍵，此后又將set命令包圍在事務(wù)中，這樣就可以有效的保證每個連接在執(zhí)行EXEC之前，如果當(dāng)前連接獲取的mykey的值被其它連接的客戶端修改，那么當(dāng)前連接的EXEC命令將執(zhí)行失敗。這樣調(diào)用者在判斷返回值后就可以獲悉val是否被重新設(shè)置成功。

14.使用過Redis分布式鎖么，它是什么回事？

先拿setnx來爭搶鎖，搶到之后，再用expire給鎖加一個過期時間防止鎖忘記了釋放。

這時候?qū)Ψ綍嬖V你說你回答得不錯，然后接著問如果在setnx之后執(zhí)行expire之前進程意外crash或者要重啟維護了，那會怎么樣？

這時候你要給予驚訝的反饋：唉，是喔，這個鎖就永遠(yuǎn)得不到釋放了。緊接著你需要抓一抓自己得腦袋，故作思考片刻，好像接下來的結(jié)果是你主動思考出來的，然后回答：我記得set指令有非常復(fù)雜的參數(shù)，這個應(yīng)該是可以同時把setnx和expire合成一條指令來用的！對方這時會顯露笑容，心里開始默念：摁，這小子還不錯。

15.假如Redis里面有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，如果將它們?nèi)空页鰜恚?/strong>