【162期】一些Redis面試題及分布式集群面試考點(diǎn)整理
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1. 使用Redis有哪些好處？
(1) 速度快，因?yàn)閿?shù)據(jù)存在內(nèi)存中，類似于HashMap，HashMap的優(yōu)勢(shì)就是查找和操作的時(shí)間復(fù)雜度都是O(1)
(2) 支持豐富數(shù)據(jù)類型，支持string，list，set，sorted set，hash
(3) 支持事務(wù)，操作都是原子性，所謂的原子性就是對(duì)數(shù)據(jù)的更改要么全部執(zhí)行，要么全部不執(zhí)行
(4) 豐富的特性：可用于緩存，消息，按key設(shè)置過(guò)期時(shí)間，過(guò)期后將會(huì)自動(dòng)刪除
2. redis相比memcached有哪些優(yōu)勢(shì)？
(1) memcached所有的值均是簡(jiǎn)單的字符串，redis作為其替代者，支持更為豐富的數(shù)據(jù)類型
(2) redis的速度比memcached快很多
(3) redis可以持久化其數(shù)據(jù)
3. MySQL里有1000w數(shù)據(jù)，redis中只存10w的數(shù)據(jù)，如何保證redis中的數(shù)據(jù)都是熱點(diǎn)數(shù)據(jù)
相關(guān)知識(shí)：redis 內(nèi)存數(shù)據(jù)集大小上升到一定大小的時(shí)候，就會(huì)施行數(shù)據(jù)淘汰策略。redis 提供 6種數(shù)據(jù)淘汰策略：
voltile-lru：從已設(shè)置過(guò)期時(shí)間的數(shù)據(jù)集（server.db[i].expires）中挑選最近最少使用的數(shù)據(jù)淘汰 volatile-ttl：從已設(shè)置過(guò)期時(shí)間的數(shù)據(jù)集（server.db[i].expires）中挑選將要過(guò)期的數(shù)據(jù)淘汰 volatile-random：從已設(shè)置過(guò)期時(shí)間的數(shù)據(jù)集（server.db[i].expires）中任意選擇數(shù)據(jù)淘汰 allkeys-lru：從數(shù)據(jù)集（server.db[i].dict）中挑選最近最少使用的數(shù)據(jù)淘汰 allkeys-random：從數(shù)據(jù)集（server.db[i].dict）中任意選擇數(shù)據(jù)淘汰 no-enviction（驅(qū)逐）：禁止驅(qū)逐數(shù)據(jù)
4. Memcache與Redis的區(qū)別都有哪些？
1)、存儲(chǔ)方式
Memecache把數(shù)據(jù)全部存在內(nèi)存之中，斷電后會(huì)掛掉，數(shù)據(jù)不能超過(guò)內(nèi)存大小。
Redis有部份存在硬盤上，這樣能保證數(shù)據(jù)的持久性。
2)、數(shù)據(jù)支持類型
Memcache對(duì)數(shù)據(jù)類型支持相對(duì)簡(jiǎn)單。
Redis有復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型。
3)、使用底層模型不同
它們之間底層實(shí)現(xiàn)方式 以及與客戶端之間通信的應(yīng)用協(xié)議不一樣。
Redis直接自己構(gòu)建了VM 機(jī)制 ，因?yàn)橐话愕南到y(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)的話，會(huì)浪費(fèi)一定的時(shí)間去移動(dòng)和請(qǐng)求。
4）、value大小
redis最大可以達(dá)到1GB，而memcache只有1MB
5. Redis的各項(xiàng)功能解決了哪些問(wèn)題？
參考：【150期】面試官：Redis的各項(xiàng)功能解決了哪些問(wèn)題？
6. redis 兩種持久化的優(yōu)缺點(diǎn)
【159期】面試官：你來(lái)說(shuō)說(shuō)Redis兩種持久化方式的優(yōu)缺點(diǎn)
7. redis 線上連接超時(shí)處理思路
【95期】面試官：你遇到 Redis 線上連接超時(shí)一般如何處理？
7. 如何對(duì)Redis內(nèi)存進(jìn)行優(yōu)化
【94期】面試官：熟悉Redis嗎，項(xiàng)目中你是如何對(duì)Redis內(nèi)存進(jìn)行優(yōu)化的
高可用分布式集群
一，什么是分布式
要理解分布式系統(tǒng)，主要需要明白一下2個(gè)方面：
分布式系統(tǒng)一定是由多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的系統(tǒng)。
其中，節(jié)點(diǎn)指的是計(jì)算機(jī)服務(wù)器，而且這些節(jié)點(diǎn)一般不是孤立的，而是互通的。
這些連通的節(jié)點(diǎn)上部署了我們的節(jié)點(diǎn)，并且相互的操作會(huì)有協(xié)同。
分布式系統(tǒng)對(duì)于用戶而言，他們面對(duì)的就是一個(gè)服務(wù)器，提供用戶需要的服務(wù)而已。而實(shí)際上這些服務(wù)是通過(guò)背后的眾多服務(wù)器組成的一個(gè)分布式系統(tǒng)。因此分布式系統(tǒng)看起來(lái)像是一個(gè)超級(jí)計(jì)算機(jī)一樣。
例如淘寶，平時(shí)大家都會(huì)使用，它本身就是一個(gè)分布式系統(tǒng)。我們通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)淘寶網(wǎng)站時(shí)，這個(gè)請(qǐng)求的背后就是一個(gè)龐大的分布式系統(tǒng)在為我們提供服務(wù)，整個(gè)系統(tǒng)中有的負(fù)責(zé)請(qǐng)求處理，有的負(fù)責(zé)存儲(chǔ)，有的負(fù)責(zé)計(jì)算，最終他們相互協(xié)調(diào)把最后的結(jié)果返回并呈現(xiàn)給用戶。
使用分布式系統(tǒng)主要有特點(diǎn)：
1、增大系統(tǒng)容量。我們的業(yè)務(wù)量越來(lái)越大，而要能應(yīng)對(duì)越來(lái)越大的業(yè)務(wù)量，一臺(tái)機(jī)器的性能已經(jīng)無(wú)法滿足了，我們需要多臺(tái)機(jī)器才能應(yīng)對(duì)大規(guī)模的應(yīng)用場(chǎng)景。所以，我們需要垂直或是水平拆分業(yè)務(wù)系統(tǒng)，讓其變成一個(gè)分布式的架構(gòu)。
2、加強(qiáng)系統(tǒng)可用。我們的業(yè)務(wù)越來(lái)越關(guān)鍵，需要提高整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)的可用性，這就意味著架構(gòu)中不能存在單點(diǎn)故障。這樣，整個(gè)系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)橐慌_(tái)機(jī)器出故障而導(dǎo)致整體不可用。所以，需要通過(guò)分布式架構(gòu)來(lái)冗余系統(tǒng)以消除單點(diǎn)故障，從而提高系統(tǒng)的可用性。
3、因?yàn)槟K化，所以系統(tǒng)模塊重用度更高。
4、因?yàn)檐浖?wù)模塊被拆分，開發(fā)和發(fā)布速度可以并行而變得更快。
5、系統(tǒng)擴(kuò)展性更高。
6、團(tuán)隊(duì)協(xié)作流程也會(huì)得到改善。
分布式系統(tǒng)的類型有三種：
1、分布式處理，但只有一個(gè)總數(shù)據(jù)庫(kù)，沒(méi)有局部數(shù)據(jù)庫(kù)。
2、分層式處理，每一層都有自己的數(shù)據(jù)庫(kù)。
3、充分分散的分布式網(wǎng)絡(luò)，沒(méi)有中央控制部分，各節(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系方式又可以有多種，如松散的聯(lián)接，緊密的聯(lián)接，動(dòng)態(tài)的聯(lián)接，廣播通知式的聯(lián)接等。
二，高可用
高可用（High Availability），是當(dāng)一臺(tái)服務(wù)器停止服務(wù)后，對(duì)于業(yè)務(wù)及用戶毫無(wú)影響。停止服務(wù)的原因可能由于網(wǎng)卡、路由器、機(jī)房、CPU負(fù)載過(guò)高、內(nèi)存溢出、自然災(zāi)害等不可預(yù)期的原因?qū)е拢诤芏鄷r(shí)候也稱單點(diǎn)問(wèn)題。
（1）解決單點(diǎn)問(wèn)題主要有2種方式：
主備方式
這種通常是一臺(tái)主機(jī)、一臺(tái)或多臺(tái)備機(jī)，在正常情況下主機(jī)對(duì)外提供服務(wù)，并把數(shù)據(jù)同步到備機(jī)，當(dāng)主機(jī)宕機(jī)后，備機(jī)立刻開始服務(wù)。
Redis HA中使用比較多的是keepalived，它使主機(jī)備機(jī)對(duì)外提供同一個(gè)虛擬IP，客戶端通過(guò)虛擬IP進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，正常期間主機(jī)一直對(duì)外提供服務(wù)，宕機(jī)后VIP自動(dòng)漂移到備機(jī)上。
優(yōu)點(diǎn)是對(duì)客戶端毫無(wú)影響，仍然通過(guò)VIP操作。
缺點(diǎn)也很明顯，在絕大多數(shù)時(shí)間內(nèi)備機(jī)是一直沒(méi)使用，被浪費(fèi)著的。
主從方式
這種采取一主多從的辦法，主從之間進(jìn)行數(shù)據(jù)同步。當(dāng)Master宕機(jī)后，通過(guò)選舉算法(Paxos、Raft)從slave中選舉出新Master繼續(xù)對(duì)外提供服務(wù)，主機(jī)恢復(fù)后以slave的身份重新加入。
主從另一個(gè)目的是進(jìn)行讀寫分離，這是當(dāng)單機(jī)讀寫壓力過(guò)高的一種通用型解決方案。其主機(jī)的角色只提供寫操作或少量的讀，把多余讀請(qǐng)求通過(guò)負(fù)載均衡算法分流到單個(gè)或多個(gè)slave服務(wù)器上。
缺點(diǎn)是主機(jī)宕機(jī)后，Slave雖然被選舉成新Master了，但對(duì)外提供的IP服務(wù)地址卻發(fā)生變化了，意味著會(huì)影響到客戶端。解決這種情況需要一些額外的工作，在當(dāng)主機(jī)地址發(fā)生變化后及時(shí)通知到客戶端，客戶端收到新地址后，使用新地址繼續(xù)發(fā)送新請(qǐng)求。
（2）數(shù)據(jù)同步
無(wú)論是主備還是主從都牽扯到數(shù)據(jù)同步的問(wèn)題，這也分2種情況：
同步方式： 當(dāng)主機(jī)收到客戶端寫操作后，以同步方式把數(shù)據(jù)同步到從機(jī)上，當(dāng)從機(jī)也成功寫入后，主機(jī)才返回給客戶端成功，也稱數(shù)據(jù)強(qiáng)一致性。很顯然這種方式性能會(huì)降低不少，當(dāng)從機(jī)很多時(shí)，可以不用每臺(tái)都同步，主機(jī)同步某一臺(tái)從機(jī)后，從機(jī)再把數(shù)據(jù)分發(fā)同步到其他從機(jī)上，這樣提高主機(jī)性能分擔(dān)同步壓力。在redis中是支持這楊配置的，一臺(tái)master，一臺(tái)slave，同時(shí)這臺(tái)salve又作為其他slave的master。
異步方式： 主機(jī)接收到寫操作后，直接返回成功，然后在后臺(tái)用異步方式把數(shù)據(jù)同步到從機(jī)上。這種同步性能比較好，但無(wú)法保證數(shù)據(jù)的完整性，比如在異步同步過(guò)程中主機(jī)突然宕機(jī)了，也稱這種方式為數(shù)據(jù)弱一致性。
Redis主從同步采用的是異步方式，因此會(huì)有少量丟數(shù)據(jù)的危險(xiǎn)。還有種弱一致性的特例叫最終一致性，這塊詳細(xì)內(nèi)容可參見(jiàn)CAP原理及一致性模型。
（3）方案選擇
keepalived方案配置簡(jiǎn)單、人力成本小，在數(shù)據(jù)量少、壓力小的情況下推薦使用。如果數(shù)據(jù)量比較大，不希望過(guò)多浪費(fèi)機(jī)器，還希望在宕機(jī)后，做一些自定義的措施，比如報(bào)警、記日志、數(shù)據(jù)遷移等操作，推薦使用主從方式，因?yàn)楹椭鲝拇钆涞囊话氵€有個(gè)管理監(jiān)控中心。
宕機(jī)通知這塊，可以集成到客戶端組件上，也可單獨(dú)抽離出來(lái)。Redis官方Sentinel支持故障自動(dòng)轉(zhuǎn)移、通知等，詳情見(jiàn)低成本高可用方案設(shè)計(jì)(四)。
邏輯圖：
三，Redis分布式鎖如何解決鎖超時(shí)問(wèn)題
四，Redis實(shí)現(xiàn)分布式鎖的幾種常見(jiàn)方式
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