46道史上最全Redis面试题

什么是 Redis？简述它的优缺点？ Redis 的全称是：Remote Dictionary.Server，本质上是一个 Key-Value 类型的内存数据库，很像 memcached，整个数据库统统加载在内存当中进行操作，定期通过异步操作把数据库数据 flush 到硬盘上进行保存。 因为是纯内存操作，Redis 的性能非常出色，每秒可以处理超过 10 万次读写操作，是已知性能最快的Key-Value DB。 Redis 的出色之处不仅仅是性能，Redis 最大的魅力是支持保存多种数据结构，此外单个 value 的最大限制是 1GB，不像 memcached 只能保存 1MB 的数据，因此 Redis 可以用来实现很多有用的功能。 比方说用他的 List 来做 FIFO 双向链表，实现一个轻量级的高性 能消息队列服务，用他的 Set 可以做高性能的 tag 系统等等。 另外 Redis 也可以对存入的 Key-Value 设置 expire 时间，因此也可以被当作一 个功能加强版的memcached 来用。 Redis 的主要缺点是数据库容量受到物理内存的限制，不能用作海量数据的高性 ### Redis 基础知识与特性 #### 1. 什么是 Redis？ Redis 是 Remote Dictionary Server 的缩写，它本质上是一个基于内存的键值对（Key-Value）存储系统。与传统的磁盘数据库不同，Redis 将所有数据保存在内存中，以确保极高的读写速度。这种设计使得 Redis 成为目前已知最快的键值数据库之一，每秒能够处理超过十万次的读写操作。 #### 2. Redis 的优缺点 **优点：** - **高性能：**由于采用内存操作方式，Redis 的性能极为突出。 - **多种数据结构：**除了基本的键值对存储，Redis 还支持如列表（List）、集合（Set）、有序集合（Sorted Set）、哈希表（Hash）等多种数据结构。 - **单个值大小限制：**单个值的最大限制为 1GB，远高于 memcached 的 1MB 限制。 - **数据持久化：**虽然主要是在内存中操作，但 Redis 也支持将数据异步保存到硬盘，确保数据的安全性。 - **灵活的应用场景：**由于上述特性，Redis 可以应用于多种场景，如构建消息队列服务、标签系统等。 **缺点：** - **内存限制：**由于数据完全保存在内存中，因此数据库的容量受限于服务器的物理内存大小。 - **不适合海量数据：**对于需要处理大量数据的应用场景，Redis 并不是一个理想的选择。 ### Redis 与 Memcached 对比 **优势：** - **数据类型丰富：**与只能存储简单字符串的 Memcached 不同，Redis 支持更复杂的数据结构。 - **更高的性能：**尽管两者都是基于内存的操作，但 Redis 的性能通常优于 Memcached。 - **数据持久化：**Redis 支持数据的持久化机制，而 Memcached 不支持。 - **更大的单个值限制：**单个值的大小限制远高于 Memcached。 ### Redis 数据类型 Redis 支持以下五种主要的数据类型： - **String（字符串）：**最基础的数据类型，可用于简单的键值存储。 - **List（列表）：**用于创建类似双向链表的数据结构，适用于消息队列等应用场景。 - **Set（集合）：**无序不重复的元素集合，常用于实现标签系统等功能。 - **Sorted Set（有序集合）：**与 Set 类似，但可以为每个成员附加一个分数，从而实现排序功能。 - **Hash（哈希）：**用于存储字段和值的映射关系，类似于 Map 结构。 ### Redis 资源消耗 Redis 主要消耗的是内存资源。由于所有数据都存储在内存中，因此内存是 Redis 运行过程中最重要的物理资源。 ### Redis 数据淘汰策略 Redis 提供了几种不同的数据淘汰策略以应对内存不足的情况： - **noeviction：**当内存达到上限时，如果尝试执行会消耗更多内存的操作，Redis 会返回错误。 - **allkeys-lru：**根据最近最少使用的策略删除数据。 - **volatile-lru：**只删除设置了过期时间的键中的最近最少使用的数据。 - **allkeys-random：**随机删除数据。 - **volatile-random：**只删除设置了过期时间的键中的随机数据。 - **volatile-ttl：**优先删除存活时间（TTL）较短的设置了过期时间的键。 ### Redis 在 Windows 上的缺失 尽管 Redis 在 Linux 环境下表现优秀且用户群体广泛，但官方并未提供 Windows 版本的主要原因在于 Linux 已能满足大多数用户的使用需求，而开发 Windows 版本可能会引入额外的兼容性和维护成本问题。 ### Redis 单个字符串类型的值的存储容量 Redis 中单个字符串类型的值最大可以存储 512MB。 ### Redis 集群方案 #### 方案概述 - **Codis：**是一种常用的集群方案，支持在节点数量变化时的数据迁移。 - **Redis Cluster：**自 Redis 3.0 开始提供的原生集群解决方案，采用了不同于一致性哈希的哈希槽机制，并支持主从复制。 - **自定义集群：**通过业务代码层实现，手动划分数据到不同的 Redis 实例中。 #### 集群不可用情况 如果集群中的某个节点失效，特别是负责特定哈希槽的节点出现故障时，可能导致整个集群因该哈希槽的数据无法访问而变得不可用。例如，A、B、C 三个节点组成的集群中，若 B 节点发生故障，则由于 B 节点负责的部分哈希槽无法访问，集群可能变得不可用。 ### 总结 Redis 作为一种高性能的键值存储系统，因其独特的内存操作模式和丰富的数据结构支持，在现代应用开发中扮演着极其重要的角色。无论是用于提高应用程序性能，还是构建复杂的数据结构，Redis 都是一个强大而灵活的选择。然而，需要注意的是，其内存存储机制意味着在设计部署方案时需要考虑内存的限制问题。