深度学习面试八股文之Redis篇，java操作系统面试题_操作系统八股面试
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先自我介绍一下，小编浙江大学毕业，去过华为、字节跳动等大厂，目前阿里P7
深知大多数程序员，想要提升技能，往往是自己摸索成长，但自己不成体系的自学效果低效又漫长，而且极易碰到天花板技术停滞不前！
因此收集整理了一份《2024年最新Java开发全套学习资料》，初衷也很简单，就是希望能够帮助到想自学提升又不知道该从何学起的朋友。
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正文
官方数据 redis 可以做到每秒近10w的并发，这么快的原因主要总结为以下几点：
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1:完全基于内存操作
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2:使用单线程模型来处理客户端的请求，避免了上下文的切换
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3:IO 多路复用机制
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4:自身使用 C 语言编写，有很多优化机制，比如动态字符串 sds
4.听说 redis 6.0之后又使用了多线程，不会有线程安全的问题吗？
不会
其实 redis 还是使用单线程模型来处理客户端的请求，只是使用多线程来处理数据的读写和协议解析，执行命令还是使用单线程，所以是不会有线程安全的问题。
之所以加入了多线程因为 redis 的性能瓶颈在于网络IO而非CPU，使用多线程能提升IO读写的效率，从而整体提高redis的性能。
redis 有两种持久化的方式，AOF 和 RDB.
AOF:
- redis 每次执行一个命令时,都会把这个「命令原本的语句记录到一个.aod的文件当中,然后通过fsync策略,将命令执行后的数据持久化到磁盘中」(不包括读命令)，
AOF的优缺点
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AOF 的「优点」:
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1.AOF可以「更好的保护数据不丢失」，一般AOF会以每隔1秒，通过后台的一个线程去执行一次fsync操作，如果redis进程挂掉，最多丢失1秒的数据
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2.AOF是将命令直接追加在文件末尾的,「写入性能非常高」
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3.AOF日志文件的命令通过非常可读的方式进行记录，这个非常「适合做灾难性的误删除紧急恢复」，如果某人不小心用 flushall 命令清空了所有数据，只要这个时候还没有执行 rewrite，那么就可以将日志文件中的 flushall 删除，进行恢复
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AOF 的「缺点」:
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1.对于同一份数据源来说,一般情况下AOF 文件比 RDB 数据快照要大
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2.由于 .aof 的每次命令都会写入,那么相对于 RDB 来说「需要消耗的性能也就更多」，当然也会有 aof 重写将 aof 文件优化。
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3.「数据恢复比较慢」，不适合做冷备。
RDB:
- 把某个时间点 redis 内存中的数据以二进制的形式存储的一个.rdb为后缀的文件当中,也就是「周期性的备份redis中的整个数据」,这是redis默认的持久化方式,也就是我们说的快照(snapshot)，是采用 fork 子进程的方式来写时同步的。
RDB的优缺点
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RDB的优点:
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1.它是将某一时间点redis内的所有数据保存下来,所以当我们做「大型的数据恢复时,RDB的恢复速度会很快」
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2.由于RDB的FROK子进程这种机制,队友给客户端提供读写服务的影响会非常小
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RDB的缺点:
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1:「有可能会产生长时间的数据丢失」
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举个例子假设我们定时5分钟备份一次,在10:00的时候 redis 备份了数据,但是如果在10:04的时候服务挂了,那么我们就会丢失在10:00到10:04的整个数据
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2:可能会有长时间停顿:我们前面讲了,fork 子进程这个过程是和 redis 的数据量有很大关系的,如果「数据量很大,那么很有可能会使redis暂停几秒」
过期策略通常有以下三种：
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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，从而影响缓存的响应时间和吞吐量。
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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。该策略可以最大化地节省CPU资源，却对内存非常不友好。极端情况可能出现大量的过期key没有再次被访问，从而不会被清除，占用大量内存。
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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。
实际上Redis定义了「8种内存淘汰策略」用来处理redis内存满的情况：
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1.noeviction：直接返回错误，不淘汰任何已经存在的redis键
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2.allkeys-lru：所有的键使用lru算法进行淘汰
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3.volatile-lru：有过期时间的使用lru算法进行淘汰
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4.allkeys-random：随机删除redis键
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5.volatile-random：随机删除有过期时间的redis键
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6.volatile-ttl：删除快过期的redis键
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7.volatile-lfu：根据lfu算法从有过期时间的键删除
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8.allkeys-lfu：根据lfu算法从所有键删除
热 key 就是说，在某一时刻，有非常多的请求访问某个 key，流量过大，导致该 redi 服务器宕机
解决方案:
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可以将结果缓存到本地内存中
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将热 key 分散到不同的服务器中
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设置永不过期
缓存穿透:
- 缓存穿透是指用户请求的数据在缓存中不存在并且在数据库中也不存在，导致用户每次请求该数据都要去数据库中查询一遍，然后返回空。
解决方案:
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布隆过滤器
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返回空对象
缓存击穿：
- 缓存击穿，是指一个 key 非常热点，在不停的扛着大并发，大并发集中对这一个点进行访问，当这个 key 在失效的瞬间，持续的大并发就穿破缓存，直接请求数据库，就像在一个屏障上凿开了一个洞。
解决方案:
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互斥锁
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永不过期
缓存雪崩：
- 缓存雪崩是指缓存中不同的数据大批量到过期时间，而查询数据量巨大，请求直接落到数据库上导致宕机。
解决方案:
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均匀过期
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加互斥锁
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缓存永不过期
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双层缓存策略
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单机模式:这也是最基本的部署方式,只需要一台机器,负责读写,一般只用于开发人员自己测试
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哨兵模式:哨兵模式是一种特殊的模式，首先Redis提供了哨兵的命令，哨兵是一个独立的进程，作为进程，它会独立运行。其原理是哨兵通过发送命令，等待Redis服务器响应，从而监控运行的多个Redis实例。它具备自动故障转移、集群监控、消息通知等功能。
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cluster集群模式:在redis3.0版本中支持了cluster集群部署的方式，这种集群部署的方式能自动将数据进行分片，每个master上放一部分数据，提供了内置的高可用服务，即使某个master挂了，服务还可以正常地提供。
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主从复制:在主从复制这种集群部署模式中，我们会将数据库分为两类，第一种称为主数据库(master)，另一种称为从数据库(slave)。主数据库会负责我们整个系统中的读写操作，从数据库会负责我们整个数据库中的读操作。其中在职场开发中的真实情况是，我们会让主数据库只负责写操作，让从数据库只负责读操作，就是为了读写分离，减轻服务器的压力。
总结
面试建议是，一定要自信，敢于表达，面试的时候我们对知识的掌握有时候很难面面俱到，把自己的思路说出来，而不是直接告诉面试官自己不懂，这也是可以加分的。
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