Redis面试专题.pdf

### Redis与Memcached的主要区别 Redis与Memcached都是流行的键值存储系统，但在具体应用场景和技术特点上有明显的区别。 1. **数据结构支持**： - **Memcached**：主要支持简单的键值对存储。 - **Redis**：除了基本的键值对存储外，还支持字符串、列表、集合、哈希表等多种数据结构。 2. **持久化支持**： - **Memcached**：不支持数据的持久化存储。 - **Redis**：提供了多种持久化机制，包括RDB（快照方式）和AOF（追加日志方式），可以实现数据的备份与恢复。 3. **虚拟内存**： - **Memcached**：不支持虚拟内存功能。 - **Redis**：支持虚拟内存特性，可以将不常用的数据存储到磁盘上，释放内存空间。 4. **消息队列**： - **Memcached**：不支持消息队列功能。 - **Redis**：可以作为消息中间件使用，支持发布/订阅模式，实现消息队列功能。 5. **并发模型**： - **Memcached**：采用了多线程模型，但多线程的引入导致了缓存一致性和锁的问题，反而降低了性能。 - **Redis**：采用单线程模型，避免了多线程带来的锁竞争问题，因此在高并发场景下表现出更高的效率。 ### Redis主从复制实现原理 Redis的主从复制实现了数据的同步，提高了系统的可用性和扩展性。其核心步骤如下： 1. **初始同步**：从节点连接主节点，请求完整的数据集。主节点生成RDB文件，并将其发送给从节点，从节点载入数据到内存中。 2. **增量同步**：完成初始同步后，主节点开始记录所有可能改变数据集的操作命令。这些命令以类似于MySQL二进制日志的形式保存下来，并周期性地发送给从节点。 ### Redis集群模式及寻址机制 1. **集群架构**： - Redis Cluster实现了数据的自动分片和故障转移等功能。 - 集群由多个主节点和从节点组成，每个主节点负责一部分数据的处理。 2. **分片方式**： - **客户端分片**：客户端根据一定的规则（如哈希算法）确定数据应该存储到哪个节点。 - **基于代理的分片**：通过中间层代理（如Twemproxy、Codis等）实现数据分发。 - **Redis-Cluster**：内置了数据分片能力，数据被划分成16384个槽，每个Master节点负责一部分槽。 3. **寻址机制**： - 每个键根据哈希算法映射到特定的槽中。 - Master节点维护一个位数组，用于标识各个槽的所有权归属。 - 当数据需要被访问时，通过键的哈希值确定所属槽，进而找到负责该槽的Master节点。 ### 分布式锁的实现方案 1. **基于Redis的实现**： - 使用`SETNX`命令尝试设置锁，成功则获得锁；否则，检查锁是否过期，过期则尝试重新设置锁。 - 通过`GETSET`命令确保只有一个线程能够获取到锁。 2. **基于Zookeeper的实现**： - 客户端创建一个临时有序节点，若创建的节点序号最小，则获取锁。 - 若非最小节点，则监听前一个节点，等待解锁。 - 解锁时，删除自己的节点。 ### 持久化机制及其优缺点 1. **RDB（Redis DataBase）**： - 在指定的时间点创建数据集的快照并存储到磁盘上。 - 优点：占用资源少，恢复速度快。 - 缺点：数据恢复过程中可能会丢失最后一次快照后的更改。 2. **AOF（Append Only File）**： - 记录Redis服务器收到的每一条写命令，服务器启动时重新执行这些命令恢复数据。 - 优点：数据丢失的可能性极低。 - 缺点：文件体积大，恢复过程较慢。 ### Redis的过期策略与LRU算法 1. **过期策略**： - **定时过期**：每个键关联一个定时器，定时检查键是否过期。 - **惰性过期**：仅在使用键时检查其是否过期。 - **定期过期**：结合上述两种策略，定期检查并清理过期键。 2. **LRU算法**： - LRU（Least Recently Used）即最近最少使用算法，是一种常用的缓存淘汰策略。 - Java实现示例： ```java import java.util.LinkedHashMap; public class LRUCache<K, V> extends LinkedHashMap<K, V> { private final int capacity; public LRUCache(int capacity) { super(capacity, 0.75f, true); this.capacity = capacity; } @Override protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K, V> eldest) { return size() > this.capacity; } } ``` 以上是对Redis面试专题中提到的关键知识点的详细介绍。这些知识点涵盖了Redis与Memcached的区别、Redis的主从复制机制、集群架构与寻址机制、分布式锁的实现方案以及Redis的持久化机制和过期策略等内容。