Redis

高频面试题：※※※※※※

一.Redis数据结构

1.Redis基本数据结构

（1）String 底层实现 SDS

（2）List 底层实现：快表QuickList(LinkedList+压缩链表ZipList)

（3）Set 底层实现 IntSet,Dict

（4）ZSet（有序集合） 底层实现 跳表SkipList，Dict哈希表

（5）Hash 底层实现 Dict哈希表

2.Redis底层数据结构介绍

（1）压缩链表ZipList

简介：特殊的双端链表，不是双端链表，但具有双端链表的性质。

entry结构：

previous_entry_length：前一节的长度

encoding记录content的数据类型以及长度

contents负责保存节点的数据

可以通过长度计算，获得当前节点的上一节点，下一节点的地址

连续更新问题：

简而言之：一个节点cur更新变大导致其下一个节点next的previous_entry_length增加，而previous_entry_length正好进位，使next的长度增加，又导致next的下一个节点的previous_entry_length增加产生连锁问题。

优点：不使用指针，节省了内存

缺点：申请的是连续空间，内存占用较多

存储大量数据时，会超过ZipList上限，所以需要切分

如何在多个ZipList之间建立联系->引出QuickList

（2）快表QuickList

QuickList就是一个LinkedList双向链表，但其中每个节点都是一个ZipList

（3）跳表SkipList

和传统链表的差异：每个节点包含score和ele值，按照score值升序排序，ele存储数据。

每个节点包含多个指针，指针跨度不同，最大允许32级指针，查询效率高（空间换时间）

查找过程：从最高级指针去找，如果最高级指针指向的节点的score>所需的score，降级查找，类似二分查找，时间复杂度logn

特点：增删改查效率和红黑树基本一致，实现更简单

二.Redis持久化方式

1.RDB持久化

将redis在内存中的数据以快照的形式写入磁盘。快照是redis某个时间点上的内存数据镜像，也就是redis数据库在某个时间点的备份

优点：快速，简单

缺点：快照时间点后的数据会丢失

2.AOF持久化

将redis执行的每个写命令，写入磁盘文件，每次redis执行一个写命令，就将该命令追加到AOF文件的末尾，类似MySQL的redolog日志。是一个环形文件。

优点：数据安全性高

缺点：消耗更多磁盘空间和写入性能

文件体积大，回复速度慢

3.两者相结合

在AOF文件中，前半段记录RDB快照数据，重写过程中，如果再有命令执行，以AOF格式追加在数据后

三. Redis线程问题

1.Redis单线程怎么理解

Redis程序是多线程的，但其中处理命令是单线程的。

为什么使用单线程：Redis是内存操作，速度很快，性能瓶颈通常是网络延迟和内存大小，所以业务模块使用多线程不会带来性能提升。

2.Redis单线程为什么快

Redis是基于内存的。

单线程没有线程切换开销

数据结构高效

四. Redis集群问题

五. Redis缓存问题

1.缓存穿透

定义：请求的数据在缓存和数据库中都不存在，缓存永远不会生效，请求直接到数据库。

解决方法：布隆过滤器，缓存空对象并设置ttl

2.缓存雪崩

定义：同一时间大量的key失效或者Redis服务宕机，导致大量请求到达数据库。

解决方法：对同时失效：给不同的key增加随机过期时间

对Redis宕机：利用Redis集群或使用多级缓存

3.缓存击穿（热点Key问题）

一个高并发访问的Key失效，大量请求直接到达数据库

解决：使用逻辑过期：不设置ttl，存储时增加一个逻辑过期时间

使用锁（不推荐，影响吞吐量）

4.BigKey问题

产生原因程序设计不当，比如直接使用 String 类型存储较大的文件对应的二进制数据。

对于业务的数据规模考虑不周到，比如使用集合类型的时候没有考虑到数据量的快速增长。

未及时清理垃圾数据，比如哈希中冗余了大量的无用键值对。

5.Redis如何保证缓存和数据库双写时的一致性

首先在更新数据库时，不要同时更新缓存，因为在并发情景下，会将脏数据刷到缓存。

对于数据更新，将缓存删除

延时双删法：先删除缓存，再修改数据库，间隔一段时间后，再删除缓存。

这个间隔时间，就是其他线程拿到脏数据后，更新到缓存中的时间。第二次删除就是为了删除这些脏数据

会造成短期不一致，但不会增加系统复杂度和影响性能

五. 过期键删除策略

定时删除：类似守护线程，每过一段时间就检查过期字典，从中间选择一部分删除

惰性删除：惰性删除即当查询某个Key时，判断该key是否已过期，如果已过期则从缓存中删除，同时返回空。

六. Redis内存淘汰策略

超过最大内存后，Redis清理内存的策略

主要分为针对所有key和针对过期key两种，对应着LRU，LFU，RANDOM等算法

中频面试题：※※※※