面向面试知识-Redis

什么是Redis

运行于内存的基于key-value的非关系型数据库。

一款开源的内存数据结构存储，用作数据库、缓存、消息代理等。（可以基于Redis实现分布式锁、以及消息队列）
发布订阅？？

对数据类型的操作都是原子性的，因为执行命令由单线程负责，不存在并发竞争的问题。
除此之外，Redis还支持：

Redis与Memcached的区别？

Redis和Memcached的共同点：

1. 都是基于内存的数据库，性能都很高，一般可以用做缓存；
2. 都有过期策略。

Redis和Memcached的区别：

• Redis支持的数据类型更加丰富（String、Hash、Set、List、Zset）；而Memcached只支持最简单的key-value数据类型；
• Redis支持数据的持久化，如何持久化？？，可以将内存中的数据保持在磁盘中，重启时可以再次加载使用；而Memcached没有持久化功能；
• Redis原生支持集群；
• Redis支持订阅模型、Lua脚本、事务等功能，而Memcached不支持。

为什么使用Redis作为MySQL的缓存

主要是因为高性能和高并发

1. Redis具备高性能
   运行在内存的key-value缓存，读取速度快。
   
   但是需要一定的方法解决Redis和MySQL数据库数据一致性的问题。
2. Redis具备高并发
   单台设备的Redis的QPS（Query Per Second），是MySQL的10倍，Redis单机的QPS能轻松破10w，而MySQL单机的QPS很难破1W。
   因此可以考虑把数据库的部分数据转移到缓存中，这样会直接到缓存而不用经过数据库。

Redis的数据类型

类型类型：存储的值：结构的读写能力；

String字符串；缓存对象、常规计数、分布式锁、共享session信息等；
Hash哈希；缓存对象、购物车等？？
List列表；消息队列（有两个问题①生产者需要自行实现全局唯一；②不能以消费组形式消费数据等；）；
Set集合；聚合计算（并集、交集、差集）场景，比如点赞、共同关注、==抽奖活动，为嘛？==等
Zset有序集合；排序场景，比如排行榜、电话和姓名排序等。

Redis常见数据类型：

数据类型：存储的值：结构的读写能力

Redis各数据类型的数据结构实现：

1. String类型内部实现：
   主要是SDS，Simple Dynamic String，简单动态字符串。

• SDS不仅可以保存文本数据，还可以保存二进制数据。
• SDS获取字符串长度的时间复杂度为O(1)。
• Redis的SDS API是安全的，拼接字符串不会造成缓冲区溢出。

2. List类型内部实现：
   底层数据结构是由双向链表或压缩列表实现的：

• if 列表元素个数小于512，每个item的值都小于64字节，Redis会使用List类型的底层；
• else 使用双向链表；
  在Redis3.2之后，List数据类型的底层DS只由quickList实现。

3. Hash类型内部实现：
   压缩列表或者哈希表

• if 列表元素个数小于512，且所有值小于64字节，用压缩列表；
• else 使用Hash表;
  Redis 7.0之后只由quickList实现

4. Set类型内部实现：
   Hash表或者整数集合实现

• if 集合中的元素都是整数，且元素个数小于512，使用整数集合；
• else 使用哈希表；

5. Zset类型内部实现
   压缩列表或者跳表：

• if 有序集合的元素个数小于128个，且所有元素的值小于64个字节时，使用压缩列表；
• else 使用跳表；
  Redis7.0之后使用listpack实现。

Redis的线程模型

Redis是单线程吗？

在处理一系列请求时，即接受客户端请求，解析请求，进行数据读写等操作，返回数据给客服端的过程，是单线程；
但是Redis程序并不是单线程的，Redis在启动的时候，会启动后台线程（BIO）。

• Redis在2.6版本加了两个后台线程，分别处理关闭文件、AOF刷盘两个任务；
• Redis 4.0之后，新增了一个后台线程，用来异步释放Redis内存，也就是lazyfree线程。
  详细内容见Redis 常见面试题
  之所以 Redis 为「关闭文件、AOF 刷盘、释放内存」这些任务创建单独的线程来处理，是因为这些任务的操作都是很耗时的，如果把这些任务都放在主线程来处理，那么 Redis 主线程就很容易发生阻塞，这样就无法处理后续的请求了。
  
  此图太大了，内容有点多，慢慢看一下；
  

为什么Redis采用单线程都能这么快？

1. 运行在内存；
2. 非多线程，避免了多线程竞争，免去了线程切换等的资源消耗；
3. 采用I/O多路复用处理大量的客户端Socket请求；

Redis在6.0之后引入了多线程，但是主要面向I/O，采用了多个I/O线程来处理网络请求，因为随着网络硬件的性能提升，Redis的性能瓶颈有时会出现在网络I/O的处理上。

Redis持久化

Redis如何实现数据不丢失

Redis运行在内存，当重启或者崩溃，内存中的数据会丢失，因此需要将数据保存至磁盘实现数据的持久化，在Redis重启后重新恢复保存在磁盘中的数据，避免数据丢失。
三种持久化方式：

• AOF日志：每执行一条写操作，就将该命令以追加的方式写入一个特定文件中。
• RDB快照：将某一时刻的内存数据，以二进制的方式写入磁盘。
• 混合持久化方式：集成了AOF和RDB的优点。

AOF日志是如何实现的？

RDB是如何实现的？

上两部分见参考：Redis 如何实现数据不丢失？

Redis的内存淘汰策略

Redis如何保证数据一致性

Redis如何解决数据一致性问题？
延迟双删

如何解决缓存击穿、穿透、雪崩等问题？

缓存击穿

缓存穿透

缓存雪崩