Redis常见面试题

项目中是如何使用缓存的

参考：redis常用数据结构和应用场景

redis效率为什么这么高

Redis 内部使用文件事件处理器 file event handler，这个文件事件处理器是单线程的，所以 Redis 才叫做单线程的模型。它采用 IO 多路复用机制同时监听多个 Socket，根据 Socket 上的事件来选择对应的事件处理器进行处理。

多个 Socket 可能会并发产生不同的操作，每个操作对应不同的文件事件，但是 IO 多路复用程序会监听多个 socket，会将 socket 产生的事件放入队列中排队，事件分派器每次从队列中取出一个事件，把该事件交给对应的事件处理器进行处理。

除了利用IO多路复用模型外，redis还有以下几个方面可以提高效率：

• 纯内存操作：Redis 为了达到最快的读写速度，将数据都读到内存中，并通过异步的方式将数据写入磁盘。所以 Redis 具有快速和数据持久化的特征。
• 单线程，避免了多线程的频繁上下文切换问题
  Redis 利用队列技术，将并发访问变为串行访问，消除了传统数据库串行控制的开销。
  实际上，Redis 4.0 开始，也开始有了一些异步线程，用于处理一些耗时操作。例如说，异步线程，实现惰性删除（解决大 KEY 删除，阻塞主线程）和异步 AOF （解决磁盘 IO 紧张时，fsync 执行一次很慢）等等。
• 丰富的数据结构
  例如哈希表和跳表，这是它实现高性能的一个重要原因

Redis 6.x之后有哪些新特性

多线程

Redis 一直被大家熟知的就是它的单线程架构，虽然有些命令操作可以用后台线程或子进程执行（比如数据删除、快照生成、AOF 重写），但是，从网络 IO 处理到实际的读写命令处理，都是由单个线程完成的。
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 IO 的处理上，也就是说，
单个主线程处理网络请求的速度跟不上底层网络硬件的速度。

为了解决这个问题，Redis采用多个 IO 线程来处理网络请求，提高网络请求处理的并行度。
但Redis 的多 IO 线程只是用来处理网络请求的，对于读写命令，Redis 仍然使用单线
程来处理。这是因为，Redis 处理请求时，网络处理经常是瓶颈，通过多个 IO 线程并行处
理网络操作，可以提升实例的整体处理性能。而继续使用单线程执行命令操作，就不用为
了保证 Lua 脚本、事务的原子性，额外开发多线程互斥机制了。这样一来，Redis 线程模
型实现就简单了。

在 Redis 6.0 中，主线程和 IO 线程具体是怎么协作完成请求处理的？

阶段一：服务端和客户端建立 Socket 连接，并分配处理线程

首先，主线程负责接收建立连接请求。当有客户端请求和实例建立 Socket 连接时，主线程
会创建和客户端的连接，并把 Socket 放入全局等待队列中。紧接着，主线程通过轮询方法
把 Socket 连接分配给 IO 线程。

阶段二：IO 线程读取并解析请求

主线程一旦把 Socket 分配给 IO 线程，就会进入阻塞状态，等待 IO 线程完成客户端请求
读取和解析。因为有多个 IO 线程在并行处理，所以，这个过程很快就可以完成。

阶段三：主线程执行请求操作

等到 IO 线程解析完请求，主线程还是会以单线程的方式执行这些命令操作。下面这张图显
示了刚才介绍的这三个阶段

阶段四：IO 线程回写 Socket 和主线程清空全局队列

当主线程执行完请求操作后，会把需要返回的结果写入缓冲区，然后，主线程会阻塞等待
IO 线程把这些结果回写到 Socket 中，并返回给客户端。
和 IO 线程读取和解析请求一样，IO 线程回写 Socket 时，也是有多个线程在并发执行，
所以回写 Socket 的速度也很快。等到 IO 线程回写 Socket 完毕，主线程会清空全局队
列，等待客户端的后续请求。

其他新增特性总结如下：

缓存穿透

缓存穿透是指缓存和数据库中都没有的数据，而用户不断发起请求，造成数据库的压力倍增的情况
例：发起为id值为 -1 的数据或 id 为特别大不存在的数据

解决方案：

• 接口层增加校验，比如用户鉴权校验，参数做校验 比如：id 做基础校验，id <=0的直接拦截
• 对于像ID为负数的非法请求直接过滤掉，采用布隆过滤器(Bloom Filter)
• 针对在数据库中找不到记录的，我们仍然将该空数据存入缓存中，当然一般会设置一个较短的过期时间

缓存雪崩

缓存服务器宕机或者大量缓存集中某个时间段失效，导致请求全部去到数据库，造成数据库压力倍增的情况，这个是针对多个key而言

造成缓存雪崩的原因主要有两个

1. 缓存中有大量数据同时过期，导致大量请求无法得到处理。

针对这个原因，可以有两个解决方案：

• 避免给大量的数据设置相同的过期时间，给这些数据的过期时间增加一个较小的随机数（例如，随机增加 1~3 分钟）
• 通过服务降级来解决：当业务应用访问的是非核心数据（例如电商商品属性）时，暂时停止从缓存中查询这些数据，而是直接返回预定义信息、空值或是错误信息；
  当业务应用访问的是核心数据（例如电商商品库存）时，仍然允许查询缓存，如果缓存
  缺失，也可以继续通过数据库读取。这样一来，就只有部分请求到数据库中，数据库压力就没那么大了。

2. 缓存雪崩的另外一个原因是，Redis缓存实例发生故障宕机了，无法处理请求，这就会导致大量请求一下子积压到数据库层，从而发生缓存雪崩。

此时有下面解决方法：

• 业务系统中实现服务熔断或请求限流机制：所谓的服务熔断，是指在发生缓存雪崩时，为了防止引发连锁的数据库雪崩，甚至是整个系统的崩溃，我们暂停业务应用对缓存系统的接口访问。再具体点说，就是业务应用调用缓存接口时，缓存客户端并不把请求发给 Redis 缓存实例，而是直接返回，等到 Redis 缓存实例重新恢复服务后，再允许应用请求发送到缓存系统
• 服务熔断虽然可以保证数据库的正常运行，但是暂停了整个缓存系统的访问，对业务应用的影响范围大。为了尽可能减少这种影响，我们也可以进行请求限流。这里说的请求限流，就是指，我们在业务系统的请求入口前端控制每秒进入系统的请求数，避免过多的请求被发送到数据库。
• 过主从节点的方式构建 Redis 缓存高可靠集群。如果 Redis 缓存的主节点故障宕机了，从节点还可以切换成为主节点，继续提供缓存服务，避免了由于缓存实例宕机而导致的缓存雪崩问题。

缓存击穿

redis过期后的一瞬间，有大量用户请求同一个缓存数据，导致这些请求都去请求数据库，造成数据库压力倍增的情，针对一个key而言
缓存击穿与缓存雪崩的区别是这里针对的是某一热门key缓存，而雪崩针对的是大量缓存集中失效

解决方案

• 设置热点数据永远不过期。
• 用互斥锁(mutex key)