Redis基础知识

• 什么是 Redis, 有哪些优缺点?

• Redis 最适合的场景, 可以简单的说说吗?

• Redis 相比 Memcached 有哪些优势？

• 一个字符串类型的值能存储最大容量是多少？

• Redis 读写分离

什么是 Redis, 有哪些优缺点?

出现概率: ★★★★

Redis是一个非关系性数据库, 开源的、使用C语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、key-value（键值对）数据库，是目前分布式架构中不可或缺的一环。

Redis服务器程序是单进程模型，也就是在一台服务器上可以同时启动多个Redis进程，而Redis的实际处理速度则完全依靠于主进程的的执行效率。若在服务器上只运行一个Redis进程，当多个客户端同时访问时，服务器的处理能力会有一定程度的下降，若在同一台服务器上开启多个Redis进程，Redis在提高并发处理能力的同时会给服务器的CPU造成很大压力。也就是说，在实际生产环境中，需要根据实际的需求来决定开启多少个Redis进程。若对高并发要求更高一些，可能会考虑在同一台服务器上开启多个进程。若CPU资源比较紧张，采用单进程即可。

Redis优点：

1)、性能极高, 读写性能优异，从内存当中进行IO读写速度快。

2)、支持数据的持久化(支持AOF和RDB两种持久化方式)，对数据的更新采用Copy-on-write技术（写拷贝），可以异步的保存在磁盘上

由于Redis的数据都存放在内存中，如果没有配置持久化，redis重启后数据就全丢失了，于是需要开启redis的持久化功能，将数据保存到磁 盘上，当redis重启后，可以从磁盘中恢复数据。

redis提供两种方式进行持久化，一种是RDB持久化:指在指定的时间间隔内将内存中的数据集快照写入磁盘，实际操作过程是fork一个子进程，先将数据集写入临时文件，写入成功后，再替换之前的文件，用二进制压缩存储。

还有一种是AOF持久化：以日志的形式记录服务器所处理的每一个写、删除操作，查询操作不会记录，以文本的方式记录，可以打开文件看到详细的操作记录。

3)、支持主从复制，主机会自动将数据同步到从机，可以进行读写分离。

4)、数据结构丰富：除了支持string类型的value外还支持string、hash、set、sortedset、list等数据结构。

5)、原子性：多个操作通过MULTI和EXEC指令支持事务

Redis缺点：

1)、主从同步，如果主机宕机，宕机前有一部分数据没有同步到从机，会导致数据不一致。

2)、主从同步，数据同步会有延迟。

3)、读写分离，主机写的负载量太大，也会导致主机的宕机

4)、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能读写

Redis 最适合的场景, 可以简单的说说吗?

出现概率: ★★★★

1、会话缓存（Session Cache）最常用的一种使用Redis的情景是会话缓存（session cache）, Redis缓存会话比其他存储（如Memcached）的优势在于：Redis提供持久化。

2、排行榜/计数器

Redis在内存中对数字进行递增或递减的操作实现的非常好。集合（Set）和有序集合（Sorted Set）也使得我们在执行这些操作的时候变的非常简单，Redis只是正好提供了这两种数据结构。

3、发布/订阅

Redis的发布/订阅功能。发布/订阅的使用场景确实非常多。我已看见人们在社交网络连接中使用，还可作为基于发布/订阅的脚本触发器，甚至用Redis的发布/订阅功能来建立聊天系统！

4、缓存热数据

可以缓存一些高频读, 低频写的内容， 比如app首页一些设置等。

5、利用BitMap统计用户签到、统计活跃用户、用户在线状态等

Redis从2.2.0版本开始新增了setbit,getbit,bitcount等几个bitmap相关命令。虽然是新命令，但是并没有新增新的数据类型，因为setbit等命令只不过是在set上的扩展。

可以利用BitMap统计用户签到、统计活跃用户、用户在线状态

6、限速，接口访问频率限制：比如发送短信验证码的接口，通常为了防止别人恶意频刷，会限制用户每分钟获取验证码的频率，例如一分钟不能超过 5 次。

假设用于数据量上亿的场景下，例如几亿用户系统的签到，去重登录次数统计，某用户是否在线状态等等。腾讯10亿用户，要几个毫秒内查询到某个用户是否在线，能怎么做？

千万别说给每个用户建立一个key，然后挨个记（你可以算一下需要的内存会很恐怖，而且这种类似的需求很多。这里要用到位操作——使用setbit、getbit、bitcount命令。原理是：

redis内构建一个足够长的数组，每个数组元素只能是0和1两个值，然后这个数组的下标index用来表示用户id（必须是数字哈），那么很显然，这个几亿长的大数组就能通过下标和元素值（0和1）来构建一个记忆系统。

Redis key name 约定

$dayKey = 'login:'.\date('Ymd',\time());

Redis 数据结构

这里需要注意的是Redis中字符串限制最大为512MB，所以位图中最大可以设置2^32个不同的位（42.9亿个）。图位的最小单位是比特(bit)，每个bit的值只能是0或1。同时注意setbit时的偏移量，当偏移量很大时，可能会有较大耗时。位图不是绝对的好，有时可能更浪费空间。127.0.0.1:6379> setbit 'login-20220405' 2 1
127.0.0.1:6379> setbit 'login-20220405' 100 1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> setbit 'login-20220405' 200000000 1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> setbit 'login-20220405' 4290000000 1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> setbit 'login-20220405' 4300000000 1
(error) ERR bit offset is not an integer or out of range
127.0.0.1:6379> getbit 'login-20220405' 100
(integer) 1
127.0.0.1:6379> getbit 'login-20220405' 101
(integer) 0
127.0.0.1:6379>

Redis 相比 Memcached 有哪些优势？

出现概率: ★★★

如果简单地比较Redis与Memcached的区别，大多数都会得到以下观点：

1 、数据支持类型 Memcache 对数据类型支持相对简单。Redis 有复杂的数据类型。Redis不仅仅支持简单的k/v类型的数据，同时还提供list，set，zset，hash等数据结构的存储。

2 、Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。

3 、存储方式 Memecache 把数据全部存在内存之中， 断电后会挂掉， 数据不能超过内存大小。Redis支持数据的持久化，可以将内存中的数据保持在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用。

一个字符串类型的值能存储最大容量是多少？

Redis中字符串限制最大为512MB

Redis 读写分离

出现概率: ★★★

读取请求QPS（Queries Per Second）压力较大的服务, 可以采用Redis读写分离，可以提供高可用、高性能、灵活的读写分离服务，满足热点数据集中及高并发读取的业务需求，最大化地节约运维成本。

读写分离版采取链式复制架构，可以通过扩展只读实例个数使整体实例性能呈线性增长，同时基于源码层面对Redis复制流程的定制优化，可以最大程度地提升线性复制的系统稳定性，充分利用每一个只读节点的物理资源。

由于数据同步至只读节点存在一定延迟，且采用链式复制，只读节点数越多，靠近链路末端的只读节点数据延迟越大，因此选用此架构时，业务需要能接受一定程度的脏数据。如果对数据一致性要求较高，推荐选用集群架构。

你知道怎么用Redis实现实现分布式锁?

出现概率: ★★★★

Redis 官方站提出了一种权威的基于 Redis 实现分布式锁的方式名叫Redlock，此种方式比原先的单节点的方法更安全。它可以保证以下特性：

安全特性：互斥访问，即永远只有一个client能拿到锁

避免死锁：最终 client 都可能拿到锁，不会出现死锁的情况，即使原本锁住某资源的 client crash 了或者出现了网络分区

容错性：只要大部分 Redis 节点存活就可以正常提供服务。

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