Redis中最常見面試題
- 小云云原創
- 2018-03-22 13:31:5711111瀏覽
在php程式設計師面試的時候，我們也有可能會遇到關於redis的面試題，本文主要和大家分享Redis中最常見面試題，希望能幫助大家。
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2.Reids的特色
# Redis本質上是一個Key-Value類型的記憶體資料庫，很像memcached，整個資料庫統統載入在記憶體當中進行操作，定期透過非同步操作把資料庫資料flush到硬碟上進行儲存。因為是純記憶體操作，Redis的效能非常出色，每秒可以處理超過 10萬次讀寫操作，是已知性
能最快的Key-Value DB。
Redis的出色之處不僅僅是效能，Redis最大的魅力是支援保存多種資料結構，此外單一value的最大限制是1GB，不像memcached只能保存1MB的數據，因此Redis可以用來實現很多有用的功能，比方說用他的List來做FIFO雙向鍊錶，實作一個輕量級的高效能訊息佇列服務，用他的Set可以做高效能的tag系統等等。另外Redis也可以對存入的Key-Value設定expire時間，因此也可以當作一 個功能加強版的memcached來用。
Redis的主要缺點是資料庫容量受到實體記憶體的限制，不能用作海量資料的高效能讀寫，因此Redis適合的場景主要限制在較小資料量的高效能操作和運算上。
3.使用redis有哪些好處？
(1) 速度快，因為資料存在記憶體中，類似HashMap，HashMap的優點就是尋找操作的時間複雜度都是O(1)
(2) 支援豐富資料類型，支援string，list，set，sorted set，hash
(3) 支援事務，操作都是原子性，所謂的原子性就是對資料的變更要麼全部執行，要麼全部不執行
(4) 豐富的特性：可用於緩存，訊息，按key設定過期時間，過期後將會自動刪除
4.redis相比memcached有哪些優勢？
(1) memcached所有的值都是簡單的字串，redis作為其替代者，支援更為豐富的資料型別
(2) redis的速度比memcached快很多( 3) redis可以持久化其資料
5.Memcache與Redis的差異都有哪些？
1)、儲存方式 Memecache把資料全部存在記憶體之中，斷電後會掛掉，資料不能超過記憶體大小。 Redis有部份存在硬碟上，這樣能確保資料的持久性。
2)、資料支援類型 Memcache對資料類型支援相對簡單。 Redis有複雜的資料類型。
3)、使用底層模型不同 它們之間底層實作方式 以及與客戶端之間通訊的應用協定不一樣。 Redis直接自己建構了VM 機制 ，因為一般的系統呼叫系統函數的話，會浪費一定的時間去移動和請求。
6.redis常見效能問題與解決方案：
1).Master寫記憶體快照，save指令調度rdbSave函數，會阻塞主執行緒的工作，當快照比較大時對效能影響是非常大的，會間斷性暫停服務，所以Master最好不要寫記憶體快照。
2).Master AOF持久化，如果不重寫AOF文件，這個持久化方式對性能的影響是最小的，但是AOF文件會不斷增大，AOF文件過大會影響Master重啟的恢復速度。 Master最好不要做任何持久化工作，包括內存快照和AOF日誌文件，特別是不要啟用內存快照做持久
# 化,如果數據比較關鍵，某個Slave開啟AOF備份數據，策略為每秒同步一次。
3).Master呼叫BGREWRITEAOF重寫AOF文件，AOF在重寫的時候會佔大量的CPU和記憶體資源，導致服務load過高，出現短暫服務暫停現象。
4). Redis主從複製的效能問題，為了主從複製的速度和連接的穩定性，Slave和Master最好在同一個區域網路內
#7. mySQL裡有2000w數據，redis中只存20w的數據，如何確保redis中的數據都是熱點數據
相關知識：redis 記憶體資料集大小上升到一定大小的時候，就會施行資料淘汰策略（回收策略）。 redis 提供6種資料淘汰策略：
volatile-lru：從已設定過期時間的資料集（server.db[i].expires）中挑選最近最少使用的資料淘汰
volatile-ttl：從已設定過期時間的資料集（server.db[i].expires）中挑選將要過期的資料淘汰
#volatile-random：從已設定過期時間的資料集（server.db[i].expires）中任意選擇資料淘汰
allkeys-lru：從資料集（ server.db[i].dict）中挑選最近最少使用的資料淘汰
allkeys-random：從資料集（server.db[i].dict）中任意選擇數據淘汰
no-enviction（驅逐）：禁止驅逐資料
8.請用Redis和任何語言實現一段惡意登錄保護的程式碼，限制1小時內每用戶Id最多只能登入5次。具體登入函數或功能用空函數即可，不用詳細寫出。
用列表實現:列表中每個元素代表登陸時間,只要最後的第5次登陸時間和現在時間差不超過1小時就禁止登陸.用Python寫的代碼如下：
#!/usr/bin/env python3 import redis import sys import time r = redis.StrictRedis(host=’127.0.0.1′, port=6379, db=0) try: id = sys.argv[1] except: print(‘input argument error’) sys.exit(0) if r.llen(id) >= 5 and time.time() – float(r.lindex(id, 4)) <= 3600: print(“you are forbidden logining”) else: print(‘you are allowed to login’) r.lpush(id, time.time()) # login_func()
9.為什麼redis需要把所有資料放到記憶體中?
# Redis為了達到最快的讀寫速度將資料都讀到記憶體中，並透過非同步的方式將資料寫入磁碟。所以redis具有快速和資料持久化的特徵。如果不將資料放在記憶體中，磁碟I/O速度為嚴重影響redis的效能。在記憶體越來越便宜的今天，redis將會越來越受歡迎。
如果設定了最大使用的內存，則資料已有記錄數達到內存限值後不能繼續插入新值。
10.Redis是單進程單執行緒的
redis利用佇列技術將並發存取變為串列訪問，消除了傳統資料庫串列控制的開銷
11.redis的並發競爭問題如何解決?
Redis為單一進程單執行緒模式，採用佇列模式將並發存取變成串列存取。 Redis本身沒有鎖定的概念，Redis對於多個客戶端連線並不存在競爭，但是在Jedis客戶端對Redis進行並發存取時會發生連線逾時、資料轉換錯誤、阻塞、客戶端關閉連線等問題，這些問題均是
由於客戶端連線混亂造成。對此有2種解決方法：
1.客戶端角度，為確保每個客戶端間正常有序與Redis進行通信，對連接進行池化，同時對客戶端讀寫Redis操作採用內部鎖synchronized。
2.伺服器角度，利用setnx實現鎖定。
註：對於第一種，需要應用程式自己處理資源的同步，可以使用的方法比較通俗，可以使用synchronized也可以使用lock；第二種需要用到Redis的setnx命令，但是需要注意一些問題。
12.redis事物的了解CAS(check-and-set 操作實現樂觀鎖)?
和眾多其它資料庫一樣，Redis作為NoSQL資料庫也同樣提供了事務機制。在Redis中，MULTI/EXEC/DISCARD/WATCH這四個命令是我們實現交易的基石。相信對有關係型資料庫開發經驗的開發者而言這一概念並不陌生，即便如此，我們還是會簡要的列出
Redis中
事務的實現特徵：
1). 在事務中的所有命令都將會被串行化的順序執行，事務執行期間，Redis不會再為其它客戶端的請求提供任何服務，從而保證了事物中的所有命令被原子的執行。
2). 和關係型資料庫中的事務相比，在Redis事務中如果有某一條命令執行失敗，其後的命令仍然會被繼續執行。
3). 我們可以透過MULTI指令開啟一個事務，有關係型資料庫開發經驗的人可以將其理解為"BEGIN TRANSACTION"語句。在該語句之後執行的命令都會被視為事務之內的操作，最後我們可以透過執行EXEC/DISCARD指令來提交/回滾該交易內的所有操作。這兩
個Redis指令可被視為等同於關係型資料庫中的COMMIT/ROLLBACK語句。
4). 在交易開啟之前，如果客戶端與伺服器之間出現通訊故障並導致網路斷開，其後所有待執行的語句都將不會被伺服器執行。然而如果網路中斷事件是發生在客戶端執行EXEC命令之後，那麼該事務中的所有命令都會被伺服器執行。
5). 當使用Append-Only模式時，Redis會透過呼叫系統函數write將該交易內的所有寫入操作在本次呼叫中全部寫入磁碟。然而如果在寫入的過程中出現系統崩潰，如電源故障導致的宕機，那麼此時也許只有部分資料被寫入到磁碟，而另外一部分資料卻已經遺失。
Redis伺服器會在重新啟動時執行一系列必要的一致性偵測，一旦發現類似問題，就會立即退出並給予對應的錯誤提示。此時，我們就要充分利用Redis工具包中提供的redis-check-aof工具，該工具可以幫助我們定位到資料不一致的錯誤，並將已經寫入的部
分資料進行回滾。修復之後我們就可以再次重新啟動Redis伺服器了。
13.WATCH指令與基於CAS的樂觀鎖定：
在Redis的交易中，WATCH指令可用於提供CAS(check-and-set)功能。假設我們透過WATCH指令在事務執行之前監控了多個Keys，倘若在WATCH之後有任何Key的值發生了變化，EXEC命令執行的事務都將被放棄，同時返回Null multi-bulk應答以通知呼叫者事務
執行失敗。例如，我們再次假設Redis中並未提供incr指令來完成鍵值的原子性遞增，如果要實作該功能，我們只能自行編寫對應的程式碼。其偽碼如下：
val = GET mykey
val = val + 1
SET mykey $val
以上程式碼只有在單一連接的情況下才可以保證執行結果是正確的，因為如果 以上程式碼只有在單一連接的情況下才可以保證執行結果是正確的，因為如果如果 以上程式碼只有在單一連接的情況下才可以保證執行結果是正確的，因為如果如果 以上程式碼只有在單一連接的情況下才可以保證執行結果是正確的，因為如果如果 以上程式碼只有在單一連接的情況下才可以保證執行結果是正確的，因為如果如果 以上程式碼只有在單一連接的情況下才可以保證執行結果是正確的，因為如果您在同一時刻有多個客戶端同時執行該段程式碼，那麼就會出現多執行緒程式中常出現的一種錯誤場景--競態爭用(race condition)。例如，客戶端A和B都在同一時刻讀取了mykey的原有值，假設該值為10，此後兩個客戶端又均將該值加一後set回Redis伺服器，這樣就會導致mykey的結果為11，而不是我們認為的12。為了解決類似的問題，我們需要藉助WATCH指令的協助，請參閱以下程式碼：
WATCH mykey
val = GET mykey
val = val + 1
MULTI
val val + 1
MULTI
## EXEC
14.redis持久化的幾種方式
1、快照（snapshots）
缺省情況下，Redis把資料快照存放在磁碟上的二進位檔案中，檔案名為dump.rdb。你可以設定Redis的持久化策略，例如資料集中每N秒鐘有超過M次更新，就將資料寫入磁碟；或者你可以手動呼叫指令SAVE或BGSAVE。
工作原理
． Redis forks.
． 子進程開始將資料寫到臨時RDB檔案中。
． 當子進程完成寫入RDB文件，用新文件取代老文件。
． 這種方式可以讓Redis使用copy-on-write技術。
2、AOF
快照模式並不十分健壯，當系統停止，或無意中Redis被kill掉，最後寫入Redis的資料就會遺失。這對某些應用也許不是大問題，但對於要求高可靠性的應用來說，
Redis就不是一個合適的選擇。
Append-only檔案模式是另一個選擇。
你可以在設定檔中開啟AOF模式
3、虛擬記憶體方式
當你的key很小而value很大時,使用VM的效果會比較好.因為這樣節約的記憶體比較大.
當你的key不小時,可以考慮使用一些非常方法將很大的key變成很大的value,比如你可以考慮將key,value組合成一個新的value.
自己測試的時候發現用虛擬記憶體效能也不錯。如果資料量很大，可以考慮分散式或其他資料庫
15.redis的快取失效策略和主鍵失效機制
作為快取系統都要定期清理無效數據，就需要一個主鍵失效和淘汰策略.
在Redis當中，有生存期的key被稱為volatile。在建立快取時，要為給定的key設定生存期，當key過期的時候（生存期為0），它可能會被刪除。
1、影響生存時間的一些操作
生存時間可以透過使用DEL 指令來刪除整個key 來移除，或是被SET 和GETSET 指令覆寫原來的數據，也就是說，修改key對應的value和使用另外相同的key和value來覆蓋以後，目前資料的生存時間不同。
比如說，對一個 key 執行INCR指令，對一個清單進行LPUSH指令，或是對一個雜湊表執行HSET指令，這類運算都不會修改 key 本身的生存時間。另一方面，如果使用RENAME對一個 key 進行改名，那麼改名後的 key的生存時間和改名前一樣。
RENAME命令的另一種可能是，嘗試將一個帶生存時間的key 改名成另一個帶生存時間的another_key ，這時舊的another_key (以及它的生存時間)會被刪除，然後舊的key會改名為another_key ，因此，新的another_key 的生存時間也和原本的key 一樣。使用PERSIST指令可以在不刪除 key 的情況下，移除 key 的生存時間，讓 key 重新變成一個persistent key 。
2、如何更新生存時間
可以對一個已經帶有生存時間的 key 執行EXPIRE命令，新指定的生存時間會取代舊的生存時間。過期時間的精度已經被控制在1ms之內，主鍵失效的時間複雜度是O（1），
EXPIRE和TTL指令搭配使用，TTL可以查看key的當前生存時間。設定成功返回 1；當 key 不存在或無法為 key 設定生存時間時，返回 0 。
最大緩存配置
在redis 中，允許用戶設定最大使用內存大小
server.maxmemory
預設為0，沒有指定最大緩存，如果有新的資料添加，超過最大內存，則添加會使redis崩潰，所以一定要設定。 redis 記憶體資料集大小上升到一定大小的時候，就會實施資料淘汰策略。
redis 提供 6種資料淘汰策略：
． volatile-lru：從已設定過期時間的資料集（server.db[i].expires）中挑選最近最少使用的資料淘汰
． volatile-ttl：從已設定過期時間的資料集（server.db[i].expires）中挑選將要過期的資料淘汰
． volatile-random：從已設定過期時間的資料集（server.db[i].expires）中任意選擇資料淘汰
． allkeys-lru：從資料集（server.db[i].dict）中挑選最近最少使用的資料淘汰
． allkeys-random：從資料集（server.db[i].dict）中任意選擇資料淘汰
． no-enviction（驅逐）：禁止驅逐資料
注意這裡的6種機制，volatile和allkeys規定了是對已設定過期時間的資料集淘汰資料還是從全部資料集淘汰數據，後面的lru、ttl以及random是三種不同的淘汰策略，再加上一種no-enviction永不回收的策略。
使用策略規則：
1、如果資料呈現冪律分佈，也就是一部分資料存取頻率高，一部分資料存取頻率低，則使用allkeys-lru
2、如果資料呈現平等分佈，也就是所有的資料存取頻率都相同，則使用allkeys-random
三種資料淘汰策略：
ttl和random比較容易理解，實作也會比較簡單。主要是Lru最近最少使用淘汰策略，設計上會對key 按失效時間排序，然後取最先失效的key進行淘汰
16.redis 最適合的場景
Redis最適合所有資料in-momory的場景，雖然Redis也提供持久化功能，但實際更多的是一個disk-backed的功能，跟傳統意義上的持久化有比較大的差別，那麼可能大家就會有疑問，似乎Redis更像一個加強版的Memcached，那麼何時使用Memcached,何時使用Redis呢?
如果簡單地比較Redis與Memcached的區別，大多數都會得到以下觀點：
1 、Redis不僅支援簡單的k/v類型的數據，同時也提供list，set，zset，hash等資料結構的儲存。
2 、Redis支援資料的備份，即master-slave模式的資料備份。
3 、Redis支援資料的持久化，可以將記憶體中的資料保持在磁碟中，重啟的時候可以再次載入進行使用。
（1）、會話快取（Session Cache）
最常使用的一種使用Redis的情境是會話快取（session cache）。用Redis快取會話比其他儲存（如Memcached）的優點在於：Redis提供持久化。當維護一個不是嚴格要求一致性的快取時，如果用戶的購物車資訊全部遺失，大部分人都會不高興的，現在，
他們還會這樣嗎？
幸運的是，隨著 Redis 這些年的改進，很容易找到怎麼恰當的使用Redis來緩存會話的文檔。甚至廣為人知的商業平台Magento也提供Redis的插件。
（2）、全頁快取（FPC）
除基本的會話token之外，Redis也提供很簡單的FPC平台。回到一致性問題，即使重啟了Redis實例，因為有磁碟的持久化，使用者也不會看到頁面載入速度的下降，這是一個極大改進，類似PHP本地FPC。
再次以Magento為例，Magento提供一個外掛程式來使用Redis作為全頁快取後端。
此外，對WordPress的用戶來說，Pantheon有一個非常好的插件 wp-redis，這個插件能幫助你以最快速度加載你曾瀏覽過的頁面。
（3）、佇列
Reids在記憶體儲存引擎領域的一大優點是提供 list 和 set 操作，這使得Redis能作為一個很好的訊息佇列平台來使用。 Redis作為佇列使用的操作，就類似於本機程式語言（如Python）對 list 的 push/pop 操作。
如果你快速的在Google中搜尋“Redis queues”，你馬上就能找到大量的開源項目，這些項目的目的就是利用Redis創建非常好的後端工具，以滿足各種隊列需求。例如，Celery有一個後台就是使用Redis當broker，你可以從這裡去查看。
（4），排行榜/計數器
Redis在記憶體中對數字進行遞增或遞減的操作實現的非常好。集合（Set）和有序集合（Sorted Set）也使得我們在執行這些運算的時候變的非常簡單，Redis只是剛好提供了這兩種資料結構。所以，我們要從排序集合中獲取到排名最靠前的10個用戶–我們
稱之為“user_scores”，我們只需要像下面一樣執行即可：
當然，這是假定你是根據你使用者的分數做遞增的排序。如果你想回傳使用者及使用者的分數，你需要這樣執行：
ZRANGE user_scores 0 10 WITHSCORES
Agora Games就是一個很好的例子，用Ruby實現的，它的排行榜就是使用Redis來儲存資料的，你可以在這裡看到。
（5）、發布/訂閱
最後（但肯定不是最不重要的）是Redis的發布/訂閱功能。發布/訂閱的使用場景確實非常多。我已看見人們在社群網路連線中使用，還可作為基於發布/訂閱的腳本觸發器，甚至用Redis的發布/訂閱功能來建立聊天系統！ （不，這是真的，你可以去核
實）。
Redis提供的所有特性中，我感覺這個是喜歡的人最少的一個，雖然它為用戶提供如果此多功能。
相關推薦：
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