Redis 面试相关问题【总结】

1、Redis是单线程还是多线程？

• Redis在不同版本之间采用的线程模型是不一样的，在Redis4.0版本之前会用到的是单线程模型，在4.0版本之后增加了多线程的支持；
• 在4.0之前虽然我们说Redis是单线程，也只能说它的网络I/O线程以及Set和Get操作是由一个线程完成的。但是Redis的持久化、集群同步还是使用其它线程来完成；
• 4.0之后虽然添加了多线程的支持，只要是体现在大数据的异步删除功能上，例如：unlink key、flushdb async、flushall async等。

2、为什么Redis在4.0之前会选择使用单线程？而且使用单线程还那么快？

• 选择单线程个人觉得主要是使用简单，不存在锁竞争，可以在无锁的情况下完成所有操作，不存在死锁和线程切换带来的性能和时间上的开销，但同时单线程也不能完全发挥出多核CPU的性能。

  至于为什么单线程那么快我觉得有以下几个原因：

• Redis的大部分操作都是在内存中完成，内存中的执行效率本身就快，并且采用了高效的数据结构，比如哈希表和跳表；

• 使用单线程避免了多线程的竞争，省去了多线程切换带来的时间和性能开销，并且不会出现死锁；

• 采用 I/O 多路复用机制处理大量客户端的socket请求，因为这是基于非阻塞的 I/O 模型，这就让Redis可以高效地进行网络通信，I/O的读写流程不再阻塞。

3、Redis是如何保证数据不丢失的呢？

• Redis数据存储在内存中的，为了保证Redis数据不丢失，那就要把数据从内存存储到磁盘上，以便在服务器重启后还能够从磁盘中恢复原有数据，这就是Redis的数据持久化。

  Reids持久化有三种方式：

• AOF日志（Append Only File，文件追加方式）：记录所有的操作指令，并以文本的形式追加到文件中；

• RDB快照（Redis DataBase）：将某一时刻的内存数据，以二进制的方式写入磁盘；

• 混合持久化方式：Redis 4.0新增了混合持久化的方式，集成了RDB和AOF的优点。

4、分别说说AOF和RDB的实现原理？

• AOF采用的是写后日志的方式，Redis先执行命令把数据写入内存，然后再记录日志到文件中。AOF日志记录的是操作命令，不是实际的数据，如果采用AOF方法做故障恢复时需要将全量日志都执行一遍。
  
• RDB采用的是内存快照的方式，它记录的是某一刻的数据，而不是操作，所以采用RDB方法做故障恢复时只需直接把RDB文件读入内存即可，实现快速恢复。

5、AOF采用的是“写后日志”的方式，我们平时用的MySQL则采用的是“写前日志”，那Redis为什么要先执行命令，再把数据写入日志呢？

• 这主要是由于Redis在写入日志前，不对命令进行语法检查，所以只记录执行成功的命令，避免出现记录错误命令的情况，而且在命令执行后再写日志不会阻塞当前的写操作。

6、后写日志又有什么风险呢？

• 后写日志主要有两个风险可能发生：
• 数据可能会丢失：如果Reids刚执行完命令，此时发生故障宕机，会导致这条命令存在丢失的风险；
• 可能阻塞其它操作：AOF日志其实也是在主线程中执行，所以当Redis把日志文件写入磁盘的时候，还是会阻塞后续的操作无法执行。

7、RDB做快照时会阻塞线程吗？

• Redis提供了两个命令来生成RDB快照文件，分别是 save 和 bgsave。save 命令会在主线程中执行，会导致线程阻塞，而 bgsave 命令则会创建一个子进程，用于写入RDB文件的操作，避免了对主线程的阻塞，这也是Redis RDB的默认配置。

8、RDB做快照的时候数据能修改吗？

• save是同步的会阻塞客户端命令，bgsave的时候是可以修改的。

9、那么Redis是怎么解决在 bgsave 做快照的时候允许数据修改呢？

• 这里主要是利用 bgsave 的子线程实现的，具体操作如下：
• 如果主线程执行读操作，则主线程和 bgsave 子线程互相不影响；
• 如果主线程执行写操作，则被修改的数据会复制一份副本，然后 bgsave 子进程会把改副本数据写入RDB文件，在这个过程中，主线程仍然可以直接修改原来的数据。

10、Redis是如何实现高可用的？

• Redis实现高可用主要有三种方式：主从复制、哨兵模式，以及Redis集群。

1）主从复制：将从前的一台Redis服务器，同步数据到多台 “从Redis” 服务器上，即一主多从的模式，这个跟MySQL主从复制原理一样。

2）哨兵模式：使用Redis主从服务的时候，会有一个问题，就是当Redis的主从服务器出现故障宕机时，需要手动进行恢复，为了解决这个问题，Redis增加了哨兵模式（因为哨兵模式做到了可以监控主从服务器，并且提供了容灾恢复的功能）。

3）Redis Cluster（集群）：Reids Cluster是一种分布式去中心化的运行模式，是在Redis 3.0版本中推出的Redis集群方案，它将数据分布在不同的服务器上，以此来降低系统对单节点的依赖，从而提高Redis服务的读写性能。

11、使用哨兵模式在数据上有副本数据做保证，在可用性上又有哨兵监控，一旦master宕机会选举slave节点为master节点，这种已经满足了我们的生产环境需要，那为什么还需要使用集群模式呢？

• 哨兵模式归根节点还是主从模式，在主从模式下我们可以通过增加slave节点来扩展读并发能力，但是没办法扩展写能力和存储能力，存储能力只能是master节点能够承载的上限。所以为了扩展写能力和存储能力，我们就需要引入集群模式。

12、集群中那么多Master节点，Reids Cluster在存储的时候如何确定选择哪个节点呢？

• Redis Cluster 采用的是类一致性哈希算法实现节点选择的。（至于什么是一致性哈希算法下篇文章介绍）
• Redis Cluster 将自己分成了 16384 个Slot（槽位），哈希槽类似于数据分区，每个键值对都会根据它的key，被映射到一个哈希槽中，具体执行过程分为大致两步：
  1. 根据键值对的key，按照 CRC16 算法计算一个 16bit 的值；
  2. 再用 16bit 的值对16384取模，得到 0~16383 范围内的模数，每个模数代表一个相应编号的哈希槽。
• 每个Redis节点负责处理一部分槽位，假如你有三个master节点ABC，每个节点负责的槽位如下：

这样就实现了cluster节点的选择。