Redis高频面试题(2024最新)_2023redis集群面试题

前言

多的咱不说，因为是面试题，所有你只管背就ok，保证让你快乐两年半。
java最新面试题(java基础、集合、多线程、jvm、锁、算法、CAS、Redis、数据库、mybatis、spring、springMVC、springBoot、微服务)

1.redis是什么

是由c语言开发的高性能的非关系型数据库。

2.redis的存储结构有哪些

String： 键值对。应用场景：缓存、短信验证码等。

set key value  //设置值
get key        //获取值
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Hash： 键值对，可以存放多个键值对，适合存储对象。应用场景：缓存等，比String更节省空间。

hset key field value //设置值
hget key field       //获取值
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List： 相当于链表。应用场景：消息队列等。

LPUSH key  element1 element2 element3 ...   //左边插入元素，头插法
LPOP key                                    //移除并返回列表左侧的第一个元素，没有则返回nil
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Set： HashSet类似，无序，不可重复。应用场景：共同好友等。

SADD key member1 member2 member3 ...  //向set中添加一个或多个元素
SREM key member1   //移除set中的指定元素
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Zset： 类似TreeSet，不可重复，有一个权重参数，按这个排序。应用场景：排行榜。

ZADD key score1 member1 score2 member2 score3 member3  //添加一个或多个元素到sorted set ，如果已经存在则更新其score值
ZREM key member1                                       //删除sorted set中的一个指定元素
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3.为什么要用redis和redis为什么那么快

①内存操作，速度快。每秒读11万次，写8万次。
②支持事务和持久化。
③单线程，避免了线程的切换。redis 6 引进了多线程。
④采用IO多路复用，单线程处理多个连接请求。

4.缓存雪崩、缓存穿透、缓存击穿

缓存雪崩： 缓存中的数据大量过期，然后大量请求去访问数据库，导致数据库压力过大或者down机。或者redis宕机了。
解决：
①使缓存过期时间分布比较均匀。
②设置高可用集群。

缓存穿透： 缓存和数据库都没有要的数据，然后会一直请求，给数据库压力。
解决：
①给缓存设置一个空值或者默认值。
②使用布隆过滤器。先通过过滤器判断数据是否存在，存在再继续向下查。

缓存击穿： 某个key过期，恰巧有大量请求访问这个key，然后导致数据库压力过大。
解决：
①使用互斥锁，只让一个请求去访问，然后把数据带到缓存，然后剩余请求再去访问请求。
②设置缓存不过期。

5.redis的持久机制

RDB(默认)： 一定时间内将内存数据以快照(记录某一时刻数据，相当于拍了一张照片)形式保存到硬盘中。某个时间点把数据写到临时文件，然后替换上次持久化的文件。

# 在 10秒之后，如果至少有 1 个 key 发生变化，Redis就会自动创建快照
save 10 1 
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优点： 恢复大的数据集时，比AOF效率更高。
缺点： 不安全，数据丢失。

AOF： 会把每次写的命令记录到日志文件(同一个日志文件，不会替换)，redis重启会将持久化的日志文件恢复。如果两种持久化都开启，优先恢复AOF。

# 开启 AOF 持久化
appendonly yes  

# 每次有数据修改发生时都会写入 AOF 文件，速度缓慢但是最安全
appendfsync always    

# 每秒钟同步一次，显示地将多个写命令同步到硬盘。AOF 默认使用的
appendfsync everysec  

# 让操作系统决定何时进行同步，速度最快
appendfsync no       
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优点： 安全，几乎不会丢失数据。
缺点： AOF文件比RDB文件大，且恢复速度慢。

6.redis的过期策略

定时删除： 每个key都需要创建一个定时器，到时间就会清除key，所以对内存很友好，但是会占用cpu的大量资源去处理过期。
惰性删除： 用到key的时候再去判断过没过期，过期就清除，可以节省cpu的资源，但是对内存不友好。可能出现大量过期的key没有清除。
定期删除： 定时删除和惰性删除的结合体，每隔一段时间抽取设置过期的key检测是否过期(默认是1s执行10次清除，每次抽取5个检测)，过期就清除。

# 1秒检查10次
hz 10 

# 一次抽取的个数，默认是5个
maxmemory-samples 5
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7.redis的淘汰策略

redis内存满了，进行内存淘汰，删除一部分key。redis 4.0 添加的lfu策略。

# 默认的最大内存设置为1GB
maxmemory 1GB
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①volatile-lru： 针对设置了过期时间的key，使用lru算法(最近最少使用的key：根据时间)进行淘汰。
②allkeys-lru： 针对所有key使用lru算法进行淘汰。
③volatile-lfu： 针对设置了过期时间的key，使用lfu算法(最近最少使用：根据计数器)进行淘汰。
④allkeys-lfu： 针对所有key使用lfu算法进行淘汰。
⑤volatile-random： 从所有设置了过期时间的key中使用随机淘汰机制进行淘汰。
⑥allkeys-random： 针对所有的key使用随机淘汰机制进行淘汰。
⑦volatile-ttl： 删除过期时间最早(剩余存活时间最短的)。
⑧no-eviction(默认)： 不删除键，操作报错。

8.redis怎么设置高可用或者集群

①主从复制： 一个主，一个或多个从，从节点在主节点复制数据。主节点负责写，从节点负责读。可以更好的分担主节点的压力，但是如果主节点宕机了，会导致部分数据不同步。
②哨兵模式(重点)： 也是一种主从模式，哨兵定时去查询主机，如果主机太长时间没有相应，多个哨兵就投票选出新的主机。提高了可用性，但是在选举新的主节点期间，还是不能工作。
③Cluster集群模式： 采用多主多从(一般都是三主三从)，按照规则进行分片，每台redis节点储存的数据不一样，解决了单机储存的问题。还提供了复制和故障转移功能。配置比较麻烦。

9.redis实现分布式锁

分布式锁： 是控制分布式系统不同进程共同访问共享资源的一种锁的实现。秒杀下单、抢红包等等业务场景，都需要用到分布式锁。redis可以当分布式锁。
①命令setnx + expire分开写。

setnx key value //新增一个key，key存在返回1，不存在不增加返回0
expire key 100  //key过100秒过期。单位是秒
问题：无法保证原子性，setnx锁了之后，然后出现问题，过期时间没有设置，那么锁就是永久的了(别的线程就永远获取不到锁了)。
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②setnx + value值是过期时间。

setnx key 过期时间  //把过期时间放到value，解决过期时间没有设置的问题，对比过期时间和当前时间就可以知道是否过期。
问题：取当前时间，分布式要求时间同步。
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③使用Lua脚本(包含SETNX + EXPIRE两条指令：保证原子性)。

④set的扩展命令(SET key value[EX seconds][PX milliseconds][NX|XX])。

EX seconds:将键的过期时间设置为 seconds 秒。
PX milliseconds:将键的过期时间设置为 milliseconds 毫秒。
NX:只在键不存在的时候，才对键进行设置操作。SET key value NX 等同于 SETNX key value
XX:只在键已经存在的时候，才对键进行设置操作

set key value ex 10 nx  //key不存在才能新增，并且设置过期时间为10s。
问题：(1) 锁过期释放了，业务还没执行完。a获取锁，执行时间超过10秒，然后被b线程获取锁，导致代码执行顺序不一致。
	 (2)  锁被误删，因为(1),a没执行完释放锁，被b获取，然后a执行完，删除锁，然后b可能还没执行完。
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⑤set ex px nx + 校验唯一随机值,再删除。

把 value设置成一个随机数，删除的时候对比随机数，一致再删除。	
问题：还是存在业务没执行完，锁释放。
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⑥开源框架~Redisson。

方案五还存在业务没执行完，锁释放问题。
Redisson：给获得锁的线程，开启一个定时守护线程，每隔一段时间检查锁是否还存在，存在则对锁的过期时间延长，防止锁过期提前释放。
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⑦多机实现的分布式锁Redlock。假设有5个主节点，再五台服务器上运行。

按顺序向5个master节点请求加锁
根据设置的超时时间来判断，是不是要跳过该master节点。锁过期时间是10ms，超时时间是20ms，那么就跳过。
如果大于等于3个节点(N/2+1)加锁成功，并且使用的时间小于锁的有效期，即可认定加锁成功啦。
如果获取锁失败，再所有主节点解锁，没获取到锁也会解锁，防止九年义务教育漏网之鱼。
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详解链接

10.分布式锁的特征

互斥性: 任意时刻，只有一个客户端能持有锁
锁超时释放： 持有锁超时，可以释放，防止不必要的资源浪费，也可以防止死锁
可重入性： 一个线程如果获取了锁之后,可以再次对其请求加锁
高性能和高可用： 加锁和解锁需要开销尽可能低，同时也要保证高可用，避免分布式锁失效
安全性： 锁只能被持有的客户端删除，不能被其他客户端删除

11.redis的应用场景

①缓存
②数据库
③排行榜
④计数器
⑤消息队列
⑥分布式锁
⑦共享Session