基础面试题整理6之Redis

1.Redis的应用场景

Redis支持类型：String、hash、set、zset、list

String类型

hash类型 

set类型

zset类型

list类型

 一般用作缓存，例如 如何同时操作同一功能 

2.redis是单线程

Redis服务端(数据操作)是单线程，所以Redis是并发安全的,因为无论客户端有多少个请求线程，在Redis执行命令时还是顺序执行

但是I/O线程(网络请求)在Redis6.0版本之前是和服务端共用一个线程，Redis6.0版本之后就和Redis服务端不共用。

所以如果删除key或者新增key时，若数据量很大会造成阻塞，因为命令排队执行

3. redis底层结构

Redis由key-value形式存储在哈希字典dict中。

key通过hash算法转换为数字根据下标存储在数组中，但是也会存在不同的key通过hash算法计算出相同下标，此时会对相同下标进行链表存储，若数组长度大于64且链表大于8，则会转换为红黑树存储；当红黑树长度为6时则会自动转换为链表式存储。【hashmap的底层】

dict由两个数组(ht[0]/ht[1])、重新哈希索引构成。而数组ht[0]则是由dictEntry链表、数组大小、数组已用大小构成。dictEntry由key、value、next(下一个指针)组成。

扩容rehash

• 每个数据库中都有一个dict存储key-value数据，维护了两张hash表。正常使用0号表，若需要扩容，rehash时需要0号表和1号表共同使用。
• 查询时先从0号表中找，后判断是否在rehash，若在rehash则从1号表找；若不在则直接返回
• 插入时若发生rehash时插入到1号表，若未发生rehash时则插入到0号表。

key是字符串类型，value可以是String、list、set、zset、hash。

字符串String

type:String

encoding:raw/embstr、int 对应的内部结构是sds、int

sds:简单动态字符串，和Java的StringBuffer类似，可自动分配内存及释放内存

其他类型TODO

4.set命令使用时一般会对key设置过期时间

set命令若是没有对key设置过期时间，一般默认永不过期；所以一般redis用作缓存时读取到数据后会将数据清除，或者对数据设置过期时间

5. redis过期策略

当redis所用内存超过maxmemory时，会触发主动清理策略，所以若未出现误操作，redis没有过期但是数据还是被删除了，原因可能是这个主动清理策略导致的，可以看是否是这个原因；

此时默认为0，表示没有设置最大内存

• 针对设置过期时间的key：
  • volatile-ttl：根据过期时间的先后顺序进行删除，越早过期越先被删除；
  • volatile-random：随机删除
  • volatile-lru(least recently used)：最近最少使用 
  • volatile-lfu(least frequently used)：最近不经常使用
• 针对所有key：
  • allkeys-random：随机删除
  • allkeys-lru：最近最少使用
  • allkeys-lfu：最近不经常用
• 不处理：
  • noeviction：不会删除数据，只是再次访问提示报错

一般都使用lru算法；但热点数据会使用lfu算法；

过期可以删除策略

惰性删除

key过期时是不会检查的，只有再次访问到key时(get命令)才会检测是否已过期，过期则会删除，但是不是会访问全部key的；所以存在大量过期key未被删除，占用内存；

定期删除

每隔一段时间检测key是否过期，过期则删除；可通过配置时间间隔(set命令的过期时间)来调整，视项目情况而定

定时删除

通过集合及定时器来删除(zadd命令)，对每个过期时间的key建一个定时器，到过期时间则删除key，所以耗CPU，影响服务的响应时间；

Redis将惰性删除和定期删除的结合使用

6.redis主从、哨兵、集群

主从

主节点(master)提供对外服务，从节点(slave)主要是备份；当master挂了，运维人员会介入将其他slave中的一台作为master，待之前挂掉的master恢复后，以slave模式启动，以当前master为主节点（ABC三个节点，开始A为master，BC为slave节点，当A挂掉时，将C作为主节点，AB为从节点继续工作）

哨兵

• 哨兵集群会随时监控master节点与slave节点的状态及情况，当master节点挂掉时，会自动判断哪台slave节点作为master节点并将其他节点改为以master节点为首的slave节点，所以哨兵模式不需要运维介入，自己执行，但是时间就说不准，可能几秒或十几秒的。
• 当有客户端请求访问，优先发给哨兵判断哪台为master节点，得到结果后，再去访问master节点。
• 因为哨兵模式是自己执行，所以时间不确定，若此时有请求进来，会造成瞬间访问断联的情况。
• 每个节点的内存不宜过大，因为持久化文件过大，导致主从数据同步非常慢。

集群

• 集群主要解决高并发操作；
• 集群由多个分片构成的，每个master存储不同的数据，各master之间是互通的，可以检测心跳
• 当出现某一个分片的master挂掉，该分片下面的某一个slave会调整为master节点，其他节点会调整为slave节点。

redis集群数据hash分片

redis集群将数据分为16384个槽位，每个节点占用一部分槽位，槽位信息存储在每个节点；

客户端发送请求后，会先根据key计算出hash值，后除以16384取余得到所在节点的位置；

redis集群的节点超时限制

若由于网络信号问题，出现检测不到其中master节点信息，此时会自动判断并选举新的master节点。若出现网络频繁抖动，则会频繁主从切换。此时可配置节点超时信息配置

redis.conf配置文件 cluster-node-timeout 15000

redis集群的master节点要大于3个

当集群中一个分片的master挂掉后，该下面的slave节点选举是由其他分片的master节点参与的，要大于集群的一半的master节点同意才可选举成功。