--- url: /notes/面试/redis/index.md --- \[TOC] ## redis主从复制的实现原�? [Redis 主从复制的实现原理是什么？ - Redis 面试�?- 面试�?- 程序员求职面试刷题神器](https://www.mianshiya.com/bank/1791375592078610434/question/1780933295647780865#heading-0) 全量同步 ![image-20250110212823261](https://note-1259190304.cos.ap-chengdu.myqcloud.com/noteimage-20250110212823261.png) 增量同步 ![image-20250110213006553](https://note-1259190304.cos.ap-chengdu.myqcloud.com/noteimage-20250110213006553.png) ## redis集群的实现原�? [Redis 集群的实现原理是什么？ - Redis 面试�?- 面试�?- 程序员求职面试刷题神器](https://www.mianshiya.com/bank/1791375592078610434/question/1780933295651975169#heading-0) 通过多个redis实例组成，每个实例存储部分数据。使用哈希槽机制来分配数据，将整个键空间划分�?6384�?^14）个槽。每个redis实例负责一定范围的哈希槽，数据的key经过哈希函数计算后对16384取余可定位到对应节点�? 各个节点使用gossip协议通信，每个节点都会保存集群的完整拓扑信息，包括节点id、ip地址、端口、负责的哈希槽范�? > 16384�?> > 发生节点负责的槽信息 > > unsigned char myslots\[CLUSTER\_SLOTS/8] > > 当槽位为65536时，65536/8/1024=8 kb > > 当槽位为16384时，16384/8/1024=2 kb > > 考虑消息大小和集群规�?> > 65536这个ping消息的消息头就会过大浪费带宽 > > 集群不太可能会扩展超�?000个节点，16384够用 ## redis通常应用于哪些场景？ [Redis 通常应用于哪些场景？ - Redis 面试�?- 面试�?- 程序员求职面试刷题神器](https://www.mianshiya.com/bank/1791375592078610434/question/1780933295584866306#heading-0) 1. 缓存：热点数据缓存，减少数据库的负载，先查缓存，再查数据库（加锁），如果数据库无数据可在缓存写入null，应对缓存穿�?2. 分布式锁：分布式系统资源的安全访�?3. 实时系统：适合实时分析，如网站点击统计、实时排行榜（zset数据结构�?4. 计数器：原子性适合，如点赞 2. 消息队列：list的Pub/Sub功能，实现轻量级的消息队�? ## Redis为什么快�? [Redis 为什么这么快�?- Redis 面试�?- 面试�?- 程序员求职面试刷题神器](https://www.mianshiya.com/bank/1791375592078610434/question/1780933295589060609) 1. 基于内存 2. 单线程模型：避免多线程环境下的上下文切换和资源竞�?3. I/O多路复用：单个线程同时处理多个客户端连接的能�?4. 高效的数据结构：字符串、列表、哈希、集合、Zset（有序集合）�?5. 多线程引入：4.0开始引入Unlink等异步执行命令；6.0引入多线程，并发处理网络请求 ## 几种I/O模型 [说说你知道的几种 I/O 模型 - 面试�?- 程序员求职面试刷题神器](https://www.mianshiya.com/question/1804476796656885762) ![image-20250113154431074](https://note-1259190304.cos.ap-chengdu.myqcloud.com/noteimage-20250113154431074.png) ### 同步阻塞 BIO 用户线程发起请求后一直阻塞，一直到数据返回；一个线程对应一个连接，即使没有数据，也同步阻塞着 ![image-20250113152503974](https://note-1259190304.cos.ap-chengdu.myqcloud.com/noteimage-20250113152503974.png) ### 同步非阻�?NIO 没数据时，用户程序可以不阻塞等着，直接返回，用户程序可通过轮询操作不断发起请求，直到获取到数据，有数据时等待数据返回（内核->用户空间）的这段时间用户程序是阻塞状态的 ![image-20250113152631389](https://note-1259190304.cos.ap-chengdu.myqcloud.com/noteimage-20250113152631389.png) ### I/O多路复用 同步非阻塞I/O频繁调用一直轮询是非常消耗CPU资源的�? 只用一个线程查看多个连接是否有数据已准备就绪，如果有就通知别的线程来读取数据，用少量的线程去监控多条连接，减少线程数量，降低内存销毁，减少了上下文切换次数 ![image-20250113153004557](https://note-1259190304.cos.ap-chengdu.myqcloud.com/noteimage-20250113153004557.png) ### 信号驱动式I/O 由内核告诉数据已准备好，再由用户线程去读�? 基于TCP协议的socket有七种产生信号的事件，无法区分，除非使用UDP协议 ![image-20250113153507863](https://note-1259190304.cos.ap-chengdu.myqcloud.com/noteimage-20250113153507863.png) ### 异步I/O AIO 内核直接把数据拷贝到用户空间再告诉用户线�? > linux对异步I/O支持不足，winodw实现�? > ![image-20250113153944832](https://note-1259190304.cos.ap-chengdu.myqcloud.com/noteimage-20250113153944832.png) ## Redis常见的数据类�? [Redis 中常见的数据类型有哪些？ - Redis 面试�?- 面试�?- 程序员求职面试刷题神器](https://www.mianshiya.com/bank/1791375592078610434/question/1780933295593254915) [Redis String 类型的底层实现是什么？（SDS�?- 面试�?- 程序员求职面试刷题神器](https://www.mianshiya.com/question/1780933295681335298) [Redis �?hash 是什么？ - 面试�?- 程序员求职面试刷题神器](https://www.mianshiya.com/question/1780933295601643521) ### String 存储文本、数字和二进制数据。最大长�?12MB ### Hash 键值对集合，适合存储对象的属性。内部使用哈希表实现 ### List 有序的字符串集合，支持从两端推入和弹出元素，底层为双向链�? ### Set 无序且不重复的字符串集合，使用哈希表实现，支持快速查找和去重 ### Sorted Set 类似与集合，每一个元素都有一个分数，用于排序，底层使用跳表实现，支持快速的范围查询 2.2新增：BitMap 0�?两种状�? 2.8新增：HyperLogLog 海量数据基数统计 3.2新增：GEO 存储地理位置 5.0新增：Stream 消息队列 ## Zset实现原理 [Redis �?hash 是什么？ - 面试�?- 程序员求职面试刷题神器](https://www.mianshiya.com/question/1780933295601643521) [Redis Zset 的实现原理是什么？ - Redis 面试�?- 面试�?- 程序员求职面试刷题神器](https://www.mianshiya.com/bank/1791375592078610434/question/1861688534670434305) SkipList + HashTable 组成 SkipList �?存储数据的排序和快速查�? HashTable ：存储成员和分数的映射关�? > 当Zset元素数量较少时，会使用ZipList�?.0�?Listpack�?.0）来节省内存 > > 满足下列两个条件�?> > 元素个数 <= zset-max-ziplist-entries（默�?28�?> > 元素成员名和分值的长度 <= zset-max-ziplist-value（默�?4字节�? ## redis中跳表的实现原理 [Redis 中跳表的实现原理是什么？ - Redis 面试�?- 面试�?- 程序员求职面试刷题神器](https://www.mianshiya.com/bank/1791375592078610434/question/1780933295597449217) 多层链表实现，底层链表保存所有元素，每一层链表都是下一层的子集 插入：从最高层查找插入位置，随机决定新节点层数，在相应层插入节点并更新指针 删除：从最高层开始查找删除的节点，并在各层中更新指针，以保持跳表的结�? 查找：从最高层开始，逐层向下，直到直到目标元素或确定元素不存在�? ## redis支持事务吗？ [Redis 支持事务吗？如何实现�?- Redis 面试�?- 面试�?- 程序员求职面试刷题神器](https://www.mianshiya.com/bank/1791375592078610434/question/1780933295610032129) 支持事务，保证所有的命令在一个原子操作中，不会被打断，不支持回滚 ## Lua脚本功能是什么？ [Redis �?Lua 脚本功能是什么？如何使用�?- Redis 面试�?- 面试�?- 程序员求职面试刷题神器](https://www.mianshiya.com/bank/1791375592078610434/question/1780933295618420738) 允许用户在Redis服务器执行自定义的Lua脚本，以实现原子操作和复杂逻辑 lua本身不具备原子性，redis命令是单线程执行，整个lua脚本会被作为一个命令执行，其它命令会被阻塞，保证了原子�? 由于执行lua脚本其间，无法处理其他命令，所有lua脚本不应过于复杂，尽量简洁高效，lua-time-limit可调整lua脚本执行时间。默认为5s，超过时间会终止且抛�? ## Big key问题是什么？怎么解决�? [Redis 中的 Big Key 问题是什么？如何解决�?- Redis 面试�?- 面试�?- 程序员求职面试刷题神器](https://www.mianshiya.com/bank/1791375592078610434/question/1780933295626809345) 一个内存空间占用比较大的键 * 内存分布不均。集群模式下，如果大key都分配到一个实�? * 操作大key耗时较长 * I/O占用资源�? * 可能导致客户端超�? 数据压缩、拆分数据、合适的存储结构、只存储必要数据 ## 解决热点key问题 [如何解决 Redis 中的热点 key 问题�?- Redis 面试�?- 面试�?- 程序员求职面试刷题神器](https://www.mianshiya.com/bank/1791375592078610434/question/1780933295631003650) 拆分：加一个前缀索引，分散到不同的key 多级缓存：增加其它缓存，分摊redis压力 读写分离：主从复制，读请求分摊多多个从节�? 限流和降级：减少对redis的请求或必要时返回降级的数据或空�? ### 如何发现热key #### redis集群监控 1.连接到集群节�? 2.执行`CLUSTER NODES`命令，该命令会返回集群中所有节点的详细信息 ``` # 连接到节�?redis - cli - c -h 127.0.0.1 -p 7000 # 获取节点统计信息 INFO stats #通过手动连接到每个节点并查看该值，可以比较不同节点之间�?QPS，判断是否存�?QPS 倾斜�?instantaneous_ops_per_sec:100 ``` #### hotkey监控 4.0后引�? ``` redis-cli --hotkeys ``` 缺点：扫描整个keyspace，如果key数量较多，执行时间可能很�? #### monitor命令 1.0起支�? 缺点：单个客户端执行monitor就会损�?0%的性能！，不推�? #### 客户�?代理层收�? ## redis持久化机�? [Redis 的持久化机制有哪些？ - Redis 面试�?- 面试�?- 程序员求职面试刷题神器](https://www.mianshiya.com/bank/1791375592078610434/question/1780933295635197954) ### RDB 数据快照 ``` # rdb开�?# 每间隔多少秒，至少有多少条数据写入；满足一个条件即�?save 900 1 save 300 10 save 60 10000 # rdb文件存储 # The filename where to dump the DB dbfilename dump.rdb # The working directory. dir /Users/niuniumart/code/redis ``` #### 什么时候进行持久化�? ``` # 主动执行 save bgsave 达到持久化阈�?程序正常关闭 ``` ![image-20250113182321604](https://note-1259190304.cos.ap-chengdu.myqcloud.com/noteimage-20250113182321604.png) ### AOF 记录日志 ``` appendonly no # The name of the append only file (default: "appendonly.aof") appendfilename "appendonly.aof" ``` ![image-20250113182716001](https://note-1259190304.cos.ap-chengdu.myqcloud.com/noteimage-20250113182716001.png) #### 重写AOF 在AOF文件体积过大时，自动在后台fork一个子进程，进行AOF重写。针对相同key的操作，进行合并�? 在重写过程中，redis不但将新的操作记录在原有的AOF缓冲区，还会记录在AOF重写缓冲区。一旦新AOF文件创建完毕，redis就会将重写缓冲区内容追加到新的AOF文件，再替换掉旧的AOF文件 ![image-20250113183332473](https://note-1259190304.cos.ap-chengdu.myqcloud.com/noteimage-20250113183332473.png) ### AOF，RDB混合持久�? 实际发生在AOF重写阶段，将当前状态保存为RDB二进制内容，写入新的AOF文件，再将重写缓冲区的内容追加到新的AOF文件，替换旧AOF文件 #### 混合持久化，服务启动时加载流�? 文件开头有“REDIS”为混合持久化的AOF文件 ![image-20250113183730904](https://note-1259190304.cos.ap-chengdu.myqcloud.com/noteimage-20250113183730904.png) ## redis分布式锁 [Redis 中如何实现分布式锁？ - Redis 面试�?- 面试�?- 程序员求职面试刷题神器](https://www.mianshiya.com/bank/1791375592078610434/question/1780933295660363778) `set lock_key uniqueValue EX exprire_time NX + lua脚本` ### 单点故障 单台redis实现分布式锁存在单点故障，如果采用主从读写分离架构，如果一个客户端在主节点上加锁成功，然后主节点挂掉了，由于主从延迟其它从节点还没同步锁，导致其它客户端获取到�? ### redlock 红锁 部署多个redis实例�?个） 客户端大多数实例�?=3个）上请求锁，并在锁过期前，大多数实例（n/2 + 1）加锁成�? [分布式锁在未完成逻辑前过期怎么办？ - Redis 面试�?- 面试�?- 程序员求职面试刷题神器](https://www.mianshiya.com/bank/1791375592078610434/question/1780933295664558081#heading-1) 通过看门狗机制，后台定时向redis进行锁续�? ### 实现分布式锁可能遇到的问�? 1. 业务未执行完，锁已到�?2. 单点故障 2. 主从问题不同�?4. 网络分区 3. 时钟飘�?6. 锁的可重入�?7. 误释放锁 ## redisson分布式锁原理 [说说 Redisson 分布式锁的原�? - Redis 面试�?- 面试�?- 程序员求职面试刷题神器](https://www.mianshiya.com/bank/1791375592078610434/question/1833406734003052546#heading-0) ### 锁获�? 使用lua脚本，`exists`+`hexists`+`hincrby`保证只有一个线程能获取�? 通过`pexpire`为锁设置过期时间，防止因宕机等原因导致锁无法释放 ### 锁续�? 持有锁的线程会定期续期，确保任务没有完成时锁不会失效 ### 锁释�? 使用lua脚本，`hexists`+`del`确保只有持有锁的线程才能释放锁，防止误释放锁 ### 可重入锁 持有锁的线程可多次获取同一把锁而不会阻塞。哈希中的key为线程id，如果重入则value+1，如果释放则value-1，减�?说明锁被释放，则del�? ## 缓存击穿、缓存穿透、缓存雪�? [Redis 中的缓存击穿、缓存穿透和缓存雪崩是什么？ - Redis 面试�?- 面试�?- 程序员求职面试刷题神器](https://www.mianshiya.com/bank/1791375592078610434/question/1780933295672946690) 缓存击穿：热点数据过期，导致大量请求访问数据库。热点数据不过期；保证同一时间只有一个请求构建缓�? 缓存穿透：查询不存在的数据，导致每次请求都会访问数据库。布隆过滤器，过滤不存在的请求；缓存空�? 缓存雪崩：多个缓存数据在同一时间过期，导致大量请求访问数据库。随机时间过�? ## redisson看门�? [Redisson 看门狗（watch dog）机制了解吗�?- Redis 面试�?- 面试�?- 程序员求职面试刷题神器](https://www.mianshiya.com/bank/1791375592078610434/question/1869931978230796290) 避免redis中的锁在超时后业务逻辑还没执行完成，锁被自动释放的情况。通过定期刷新锁的过期时间来实现自动续�? 定时刷新：未设置过期时间，基于netty时间轮启动定时任务，定期向redis发送命令更新锁的过期时间，默认10s，每次续�?0s 释放锁：当客户端主动释放时，redssion会取消刷新操作。如果宕机，定时任务也会挂，到超时时间后，锁会自动释�? ## redis保证缓存和数据库的数据一致�? [Redis 中如何保证缓存与数据库的数据一致性？ - Redis 面试�?- 面试�?- 程序员求职面试刷题神器](https://www.mianshiya.com/bank/1791375592078610434/question/1780933295677140994) ![image-20250114171941497](https://note-1259190304.cos.ap-chengdu.myqcloud.com/noteimage-20250114171941497.png) 想保证强一致性，通过分布式读写锁实现，查询缓存使用读锁，更新使用写锁，更新时先写数据库再删缓存，此时读操作阻塞，等待更新�? ## redis实现排行�? [如何使用 Redis 快速实现排行榜�?- Redis 面试�?- 面试�?- 程序员求职面试刷题神器](https://www.mianshiya.com/bank/1791375592078610434/question/1780933295681335299) 1.使用sorted set存储分数和成�? 使用`ZADD`，将用户和对应的分数添加到有序集�? 2.获取排名 使用`ZRANK`获取某个用户的排�? 3.获取前N�? 使用`ZREVRANGE`获取分数最高的前N�? 4.更新分数 使用`ZINCRBY`对其分数进行加减操作 ## redis实现布隆过滤�? [如何使用 Redis 快速实现布隆过滤器�?- Redis 面试�?- 面试�?- 程序员求职面试刷题神器](https://www.mianshiya.com/bank/1791375592078610434/question/1780933295689723905) ### 使用位图bitmap实现 位图结构SETBIT和GETBIT操作。本质是bit数组，用于标识元素是否存�? 通过多个哈希函数计算索引位置，将位图中的相应位置设置�?，表示该元素可能存在 ### 使用redisBloom模块 BF.ADD向布隆过滤器添加元素，BF.EXISTS来检测元素是否可能存�? ## 统计大量用户唯一访问�? [如何使用 Redis 统计大量用户唯一访问量（UV）？ - Redis 面试�?- 面试�?- 程序员求职面试刷题神器](https://www.mianshiya.com/bank/1791375592078610434/question/1780933295689723906) HyperLogLog，基数估算算法的概率性数据结构，可以用极少的内存统计海量用户唯一访问的近似�? ![image-20250114221030961](https://note-1259190304.cos.ap-chengdu.myqcloud.com/noteimage-20250114221030961.png)