面经-redis缓存

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什么是Redis

Redis(Remote Dictionary Server)
键只能为字符串，值：字符串、列表、集合、散列表、有序集合。
Redis 用来做分布式锁。支持事务、持久化、LUA脚本、LRU驱动事件、多种集群方案。

Redis为什么这么快

完全基于内存，
数据结构简单
采用单线程

Redis有哪些数据类型

String，List，Set，Zset，Hash
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Redis的应用场景

计数器

可以对 String 进行自增自减运算，从而实现计数器功能
可用于分布式锁限流

缓存

将热点数据放到内存中，设置内存的最大使用量以及淘汰策略来保证缓存的命中率。

会话缓存

可以使用 Redis 来统一存储多台应用服务器的会话信息。当应用服务器不再存储用户的会话信息，也就不再具有状态，一个用户可以请求任意一个应用服务
器，从而更容易实现高可用性以及可伸缩性。

数据类型

string——适合最简单的k-v存储，类似于memcached的存储结构，短信验证码，配置信息等，就用这种类型来存储。
hash——一般key为ID或者唯一标示，value对应的就是详情了。如商品详情，个人信息详情，新闻详情等。
list——因为list是有序的，比较适合存储一些有序且数据相对固定的数据。如省市区表、字典表等。因为list是有序的，适合根据写入的时间来排序，如：最新
的***，消息队列等。
set——可以简单的理解为ID-List的模式，如微博中一个人有哪些好友，set最牛的地方在于，可以对两个set提供交集、并集、差集操作。例如：查找两个人
共同的好友等。
Sorted Set——是set的增强版本，增加了一个score参数，自动会根据score的值进行排序。比较适合类似于top 10等不根据插入的时间来排序的数据。

什么是Redis持久化？

持久化就是把内存的数据写到磁盘中去，防止服务宕机了内存数据丢失。

Redis 的持久化机制是什么？各自的优缺点？

RDB（默认）和 AOF 机制

RDB

RDB：

是Redis DataBase缩写快照，是Redis默认的持久化方式
按照一定的时间将内存的数据以快照的形式保
存到硬盘中，对应产生的数据文件为dump.rdb。
通过配置文件中的save参数来定义快照的周期。

优点：

1、只有一个文件 dump.rdb，方便持久化。
2、容灾性好，一个文件可以保存到安全的磁盘。
3、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，保证了redis 的高性能
4.相对于数据集大时，比 AOF 的启动效率更高。

AOF：持久化

Append Only File持久化
每次写命令记录到日志文件中，当重启Redis会重新将持久化的日志中文件恢复数据。
当两种方式同时开启时，优先选择AOF恢复。

优点：

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

缺点：

AOF 文件比 RDB 文件大，且恢复速度慢。

如何选择合适的持久化方式

要数据安全性选 AOF
其他情况选RDB，RDB方便备份，恢复也快

Redis的过期键的删除策略

定时过期：每个设置过期时间的key都需要创建一个定时器，到过期时间就会立即清除。该策略可以立即清除过期的数据，对内存很友好；但是会占用大量的CPU资
源去处理过期的数据，
惰性过期：只有当访问一个key时，才会判断该key是否已过期，过期则清除。节省CPU资源，对内存不友好。占用大量内存。
定期过期：每隔一定的时间，会扫描一定数量的数据库的expires字典中一定数量的key，并清除其中已过期的key。该策略是前两者的一个折中方案。通过调整定时扫描的时间间隔和每次扫描的限定耗时，可以在不同情况下使得CPU和内存资源达到最优的平衡效果。

(expires字典会保存所有设置了过期时间的key的过期时间数据，其中，key某个键的指针，value是该键的过期时间。键空间是指该Redis集群中保存的所有键。)
Redis中同时使用了惰性过期和定期过期两种过期策略。

key的过期时间和永久有效分别怎么设置？

EXPIRE和PERSIST命令。

Redis的内存淘汰策略有哪些

缓存的内存不足时，怎么处理需要新写入且需要申请额外空间的数据。
全局的键空间选择性移除

noeviction：新写入操作会报错。
allkeys-lru：移除最近最少使用的key。（这个是最常用的）
allkeys-random：当随机移除某个key。

设置过期时间的键空间选择性移除

volatile-lru：在设置了过期时间的键中，移除最近最少使用的key。
volatile-random：在设置了过期时间的键中，随机移除某个key。
volatile-ttl：在设置了过期时间的键中，有更早过期时间的key优先移除。

Redis事务的概念

redis事务就是一次性、顺序性、排他性的执行一个队列中的一系列命令。

一次执行完
按照顺序执行
其他命令插不进来

Redis事务的三个阶段

事务开始 MULTI
命令入队
事务执行 EXEC

收到有EXEC、DISCARD、WATCH、MULTI之外的请求，将会把请求放入队列中排队

Redis事务相关命令

redis 不支持回滚，“Redis 在事务失败时不进行回滚，而是继续执行余下的命令”，所以 Redis快。
一个事务中的命令出现错误，那么所有的命令都不会执行；
一个事务中出现运行错误，那么正确的命令会被执行。

WATCH 命令是一个乐观锁，可以为 Redis 事务提供 check-and-set （CAS）行为。 可以监控多个键，一旦其中有一个键被修改（或删除），之后的事务就不会执行，监控一直持续到EXEC命令。
MULTI命令开启一个事务，它总是返回OK。 MULTI执行之后，客户端向服务器发送命令，命令不会立即被执行，而是被放到一个队列中，当EXEC命令被调用时，队列中的命令才会被执行。
EXEC：执行所有事务块内的命令。返回事务块内所有命令的返回值，按命令执行的先后顺序排列。 当操作被打断时，返回空值 nil 。
DISCARD，客户端可以清空事务队列，并放弃执行事务，并且客户端会从事务退出。
UNWATCH 命令可以取消watch对key的监控。

事务管理（ACID）概述

原子性（Atomicity）
原子性是指事务是一个不可分割的工作单位，事务中的操作要么都发生，要么都不发生。
一致性（Consistency）
事务前后数据的完整性必须保持一致。
隔离性（Isolation）
多个事务并发执行时，一个事务的执行不应影响其他事务的执行
持久性（Durability）
持久性是指一个事务一旦被提交，它对数据库中数据的改变就是永久性的，接下来即使数据库发生故障也不应该对其有任何影响。提交到磁盘。

Redis的事务总是具有ACID中的一致性和隔离性，其他特性是不支持的。当服务器运行在AOF持久化模式下，并且appendfsync选项的值为always时，事务也具有耐久性。

Redis事务支持隔离性吗

Redis 是单进程程序，在执行事务时，不会对事务进行中断，事务可以运行直到执行完所有事务队列中的命令为止。因此，Redis 的事务是总是带有隔离性的。

Redis事务保证原子性吗，支持回滚吗

Redis中，单条命令是原子性执行的，但事务不保证原子性，且没有回滚。事务中任意命令执行失败，其余的命令仍会被执行。

Redis事务其他实现

基于Lua脚本，Redis可以保证脚本内的命令一次性、按顺序地执行，其同时也不提供事务运行错误的回滚，执行过程中如果部分命令运行错误，剩下的命令还是会继续运行完

项目运用：
利用Lua脚本判断用户是否已达最大参与次数

 //4.扣减活动可参与总次数-剩余次数
        String script = "local signUpTimes = redis.call('get', KEYS[1]) " +
                "local decr = tonumber(ARGV[1]) " +
                "if signUpTimes and tonumber(signUpTimes) >= decr " +
                "then return redis.call('decrby', KEYS[1], decr) else return -1 end ";
        RedisScript<Long> redisScript = new DefaultRedisScript<>(script, Long.class);
        Long result = stringTemplate.execute(redisScript, Collections.singletonList(signUpNumKey), String.valueOf(1));
        if (RedisConstant.LUA_SCRIPT_FAIL.equals(result)) {
            log.info("该用户已达最大参与次数");
            throw new DefinitelyRuntimeException("报名人数已满");
        }

Redis实现分布式锁

当且仅当 key 不存在，将 key 的值设为 value。若给定的 key 已经存在，则SETNX 不做任何动作
SETNX 是『SET if Not eXists』(如果不存在，则 SET)的简写。
返回值：设置成功，返回 1 。设置失败，返回 0 。
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使用SETNX完成同步锁的流程：

使用SETNX命令获取锁，若返回0则获取失败，反之获取成功
为了防止获取锁后程序出现异常，导致其他线程调用SETNX命令总是返回0而进入死锁状态，需要为该key设置一个“合理”的过期时间释放锁

自定义分布式锁注解

redis实现限流

Redis四种缓存方式

单机，主从，哨兵，集群

缓存击穿

定义

指缓存中没有但数据库中有的数据（一般是缓存时间到期），这时由于并发用户特别多，同时读缓存没读到数据，又同时去数据库去取数据，引起数据库压力瞬间增大，造成过大压力。和缓存雪崩不同的是，缓存击穿指并发查同
一条数据，缓存雪崩是很多数据都查不到从而查数据库。

总结：

缓存击穿：一条数据查不到
缓存雪崩：多条数据查不到

解决方案

设置热点数据永远不过期。
加互斥锁（这个没懂，给谁加互斥锁？）

缓存预热

缓存预热就是系统上线后，将相关的缓存数据直接加载到缓存系统。用户直接查询事先被预热的缓存数据！

解决方案

直接写个缓存刷新页面，上线时手工操作一下；
数据量不大，可以在项目启动的时候自动进行加载；
定时刷新缓存；

缓存降级

当访问量剧增、服务出现问题（如响应时间慢或不响应）或非核心服务影响到核心流程的性能时，仍然需要保证服务还是可用的，即使是有损服务。系统可以根据一些关键数据进行自动降级，也可以配置开关实现人工降级。

目的是保证核心服务可用，即使是有损的。而且有些服务是无法
降级的（如加入购物车、结算）。

哪些可降级；比如可以参考日志级别设置预案：

服务正在上线而超时
些服务在一段时间内成功率有波动
可用率低于90%，或者数据库连接池被打爆了

热点数据和冷数据

热点数据，缓存才有价值
对于冷数据而言，大部分数据可能还没有再次访问到就已经被挤出内存，不仅占
用内存，而且价值不大。频繁修改的数据，看情况考虑使用缓存
对于热点数据，比如我们的某IM产品，生日祝福模块，当天的寿星列表，缓存
以后可能读取数十万次。再举个例子，某导航产品，我们将导航信息，缓存以后
可能读取数百万次。
数据更新前至少读取两次，缓存才有意义。这个是最基本的策略，如果缓存还没有起作用就失效了，那就没有太大价值了。
那存不存在，修改频率很高，但是又不得不考虑缓存的场景呢？有！比如，这个读取接口对数据库的压力很大，但是又是热点数据，这个时候就需要考虑通过缓存手段，减少数据库的压力，比如我们的某助手产品的，点赞数，收藏数，分享数等是非常典型的热点数据，但是又不断变化，此时就需要将数据同步保存到
Redis缓存，减少数据库压力。

缓存热点key

缓存中的一个Key(比如一个促销商品)，在某个时间点过期的时候，恰好在这个时间点对这个Key有大量的并发请求过来，这些请求发现缓存过期一般都会从后端DB加载数据并回设到缓存，这个时候大并发的请求可能会瞬间把后端DB压
垮。
解决方案
对缓存查询加锁，如果KEY不存在，就加锁，然后查DB入缓存，这样缓存就有数据了，然后解锁；其他进程如果发现有锁就等待，然后等解锁后，此时缓存就有数据了，不需要再查数据库

Redis Mysql如何保证一致性

延迟双删：先删除缓存，然后去更新数据库，更新完再删一遍缓存【第二次删是防止A线程去更新数据库时，B线程又把数据库的旧数据存到redsis上了】
MySQL binlog 消息推送更新

Redis Mysql如何保证一致性

使用Redis做过消息队列吗，是如何实现的

使用list类型保存数据信息，rpush生产消息，lpop消费消息，当lpop没有消息时，可以sleep一段时间，然后再检查有没有信息，如果不想sleep的话，可以使用blpop, 在没有信息的时候，会一直阻塞，直到信息的到来。redis可以通过pub/sub主题订阅模式实现一个生产者，多个消费者，当然也存在一定的
缺点，当消费者下线时，生产的消息会丢失