Redis面試題及分布式集群

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1、傳智播客旗下 高端IT教育品牌黑馬程序員成都中心編著改變中國IT教育，我們正在行動【黑馬程序員】Redis面試題及分布式集群1使用Redis有哪些好處？ 速度快，因為數據存在內存中，類似于HashMap , HashMap的優勢就是查找和操 作的時間復雜度都是0(1)支持豐富數據類型，支持string，list，set，sorted set，hash(3) 支持事務，操作都是原子性，所謂的原子性就是對數據的更改要么全部執行，要么全 部不執行(4) 豐富的特性：可用于緩存，消息，按key設置過期時間，過期后將會自動刪除2. redis相比memcached有哪些優勢？(1) memcached所

2、有的值均是簡單的字符串，redis作為其替代者，支持更為豐富的數據類型redis的速度比memcached快很多(3) redis可以持久化其數據3.redis常見性能問題和解決方案：(1) Master最好不要做任何持久化工作，如RDB內存快照和AOF日志文件 如果數據比較重要，某個Slave開啟AOF備份數據，策略設置為每秒同步一次 為了主從復制的速度和連接的穩定性，Master和Slave最好在同一個局域網內(4)盡量避免在壓力很大的主庫上增加從庫 主從復制不要用圖狀結構，用單向鏈表結構更為穩定，即：Master - Slave1 -Slave2 - Slave3 傳智播客旗下 高端IT

3、教育品牌改變中國IT教育，我們正在行動這樣的結構方便解決單點故障問題，實現Slave對Master的替換。如果Master掛了， 可以立刻啟用Slavel做Master，其他不變。4. MySQL里有2000w數據，redis中只存20w的數據，如何保證redis中的數據都是熱 點數據相關知識：redis內存數據集大小上升到一定大小的時候，就會施行數據淘汰策略。redis 提供6種數據淘汰策略：voltile-lru :從已設置過期時間的數據集(server.dbi.expires)中挑選最近最少使用的 數據淘汰volatile-ttl :從已設置過期時間的數據集(server.dbi.exp

4、ires)中挑選將要過期的數據 淘汰volatile-random :從已設置過期時間的數據集(server.dbi.expires)中任意選擇數據 淘汰allkeys-lru :從數據集(server.dbi.dict)中挑選最近最少使用的數據淘汰allkeys-random :從數據集(server.dbi.dict)中任意選擇數據淘汰no-enviction (驅逐)：禁止驅逐數據5. Memcache與Redis的區別都有哪些？1) 、存儲方式Memecache把數據全部存在內存之中，斷電后會掛掉，數據不能超過內存大小。Redis有部份存在硬盤上，這樣能保證數據的持久性。2) 、數據支

5、持類型黑馬程序員成都中心編著傳智播客旗下 高端IT教育品牌改變中國IT教育，我們正在行動Memcache對數據類型支持相對簡單。Redis有復雜的數據類型。3) 、使用底層模型不同它們之間底層實現方式以及與客戶端之間通信的應用協議不一樣。Redis直接自己構建了 VM機制，因為一般的系統調用系統函數的話，會浪費一定的時間去移動和請求。4) ，value 大小redis最大可以達到1GB，而memcache只有1MB6.Redis常見的性能問題都有哪些？如何解決？Master寫內存快照，save命令調度rdbSave函數，會阻塞主線程的工作，當快照比 較大時對性能影響是非常大的，會間斷性暫停服務

6、，所以Master最好不要寫內存快照。2) .Master A0F持久化，如果不重寫A0F文件，這個持久化方式對性能的影響是最小的， 但是AOF文件會不斷增大，AOF文件過大會影響Master重啟的恢復速度。Master最好 不要做任何持久化工作，包括內存快照和AOF日志文件，特別是不要啟用內存快照做持 久化，如果數據比較關鍵，某個Slave開啟AOF備份數據，策略為每秒同步一次。3) .Master調用BGREWRITEAOF重寫AOF文件,AOF在重寫的時候會占大量的CPU和 內存資源，導致服務load過高，出現短暫服務暫?，F象。4) . Redis主從復制的性能問題，為了主從復制的速度和

7、連接的穩定性，Slave和Master 最好在同一個局域網內7. redis最適合的場景黑馬程序員成都中心編著傳智播客旗下 高端IT教育品牌改變中國IT教育，我們正在行動Redis最適合所有數據in-momory的場景，雖然Redis也提供持久化功能，但實際更多 的是一個disk-backed的功能，跟傳統意義上的持久化有比較大的差別，那么可能大家就 會有疑問，似乎Redis更像一個加強版的Memcached，那么何時使用Memcached,何 時使用Redis呢?如果簡單地比較Redis與Memcached的區別，大多數都會得到以下觀點：1、Redis不僅僅支持簡單的k/v類型的數據，同時還

8、提供Iist，set，zset，hash等數據 結構的存儲。2、Redis支持數據的備份，即master-slave模式的數據備份。3、Redis支持數據的持久化，可以將內存中的數據保持在磁盤中，重啟的時候可以再次 加載進行使用。(1 )、會話緩存(Session Cache)最常用的一種使用Redis的情景是會話緩存(session cache )。用Redis緩存會話比其 他存儲(如Memcached )的優勢在于：Redis提供持久化。當維護一個不是嚴格要求一 致性的緩存時，如果用戶的購物車信息全部丟失，大部分人都會不高興的，現在，他們還 會這樣嗎？幸運的是，隨著Redis這些年的改進，

9、很容易找到怎么恰當的使用Redis來緩存會話的 文檔。甚至廣為人知的商業平臺Mage nto也提供Redis的插件。(2 )、全頁緩存(FPC)除基本的會話token之外，Redis還提供很簡便的FPC平臺?；氐揭恢滦詥栴}，即使重啟 了 Redis實例，因為有磁盤的持久化，用戶也不會看到頁面加載速度的下降，這是一個極 大改進，類似PHP本地FPC。再次以Magento為例，Magento提供一個插件來使用Redis作為全頁緩存后端。黑馬程序員成都中心編著傳智播客旗下 高端IT教育品牌改變中國IT教育，我們正在行動此外，對WordPress的用戶來說，Pantheon有一個非常好的插件wp-re

10、dis，這個插件 能幫助你以最快速度加載你曾瀏覽過的頁面。(3 )、隊列Reids在內存存儲引擎領域的一大優點是提供list和set操作，這使得Redis能作為一個很好的消息隊列平臺來使用。Redis作為隊列使用的操作，就類似于本地程序語言(如Python )對 list 的 push/pop 操作。如果你快速的在Google中搜索Redis queues，你馬上就能找到大量的開源項目，這 些項目的目的就是利用Redis創建非常好的后端工具 以滿足各種隊列需求。例如,Celery 有一個后臺就是使用Redis作為broker，你可以從這里去查看。(4),排行榜/計數器Redis在內存中對數字進

11、行遞增或遞減的操作實現的非常好。集合(Set)和有序集合(Sorted Set )也使得我們在執行這些操作的時候變的非常簡單，Redis只是正好提供了這兩種數據結構。所以，我們要從排序集合中獲取到排名最靠前的10個用戶-我們稱之為user_scores,我們只需要像下面一樣執行即可：當然，這是假定你是根據你用戶的分數做遞增的排序。如果你想返回用戶及用戶的分數，你需要這樣執行：ZRANGE user_scores 0 10 WITHSCORESAgora Games就是一個很好的例子，用Ruby實現的，它的排行榜就是使用Redis來存 儲數據的，你可以在這里看到。(5 )、發布/訂閱最后(但肯定

12、不是最不重要的)是Redis的發布/訂閱功能。發布/訂閱的使用場景確實非常多。我已看見人們在社交網絡連接中使用，還可作為基于發布/訂閱的腳本觸發器，甚黑馬程序員成都中心編著傳智播客旗下 高端IT教育品牌改變中國IT教育，我們正在行動至用Redis的發布/訂閱功能來建立聊天系統！(不，這是真的，你可以去核實)。Redis提供的所有特性中，我感覺這個是喜歡的人最少的一個，雖然它為用戶提供如果此多功能。8.高可用高可用(High Availability)，是當一臺服務器停止服務后,對于業務及用戶毫無影響。停 止服務的原因可能由于網卡、路由器、機房、CPU負載過高、內存溢出、自然災害等不可 預期的原

13、因導致，在很多時候也稱單點問題。(1)解決單點問題主要有2種方式：主備方式這種通常是一臺主機、一臺或多臺備機，在正常情況下主機對外提供服務，并把數據同步 到備機，當主機宕機后，備機立刻開始服務。Redis HA中使用比較多的是keepalived，它使主機備機對外提供同一個虛擬IP，客戶端 通過虛擬IP進行數據操作，正常期間主機一直對外提供服務，宕機后VIP自動漂移到備 機上。優點是對客戶端毫無影響，仍然通過VIP操作。缺點也很明顯，在絕大多數時間內備機是一直沒使用，被浪費著的。主從方式這種采取一主多從的辦法，主從之間進行數據同步。當Master宕機后，通過選舉算法 (Paxos、Raft)從

14、slave中選舉出新Master繼續對外提供服務，主機恢復后以slave的身 份重新加入。黑馬程序員成都中心編著傳智播客旗下 高端IT教育品牌改變中國IT教育，我們正在行動主從另一個目的是進行讀寫分離，這是當單機讀寫壓力過高的一種通用型解決方案。其 主機的角色只提供寫操作或少量的讀，把多余讀請求通過負載均衡算法分流到單個或多個slave服務器上。缺點是主機宕機后，Slave雖然被選舉成新Master 了，但對外提供的IP服務地址卻發生 變化了，意味著會影響到客戶端。解決這種情況需要一些額外的工作，在當主機地址發 生變化后及時通知到客戶端，客戶端收到新地址后，使用新地址繼續發送新請求。(2 )數

15、據同步同步方式：當主機收到客戶端寫操作后，以同步方式把數據同步到從機上，當從機也成功 寫入后，主機才返回給客戶端成功，也稱數據強一致性。很顯然這種方式性能會降低不 少，當從機很多時，可以不用每臺都同步，主機同步某一臺從機后，從機再把數據分發同 步到其他從機上，這樣提高主機性能分擔同步壓力。在redis中是支持這楊配置的，一臺 master，臺slave，同時這臺salve又作為其他slave的master。異步方式：主機接收到寫操作后，直接返回成功，然后在后臺用異步方式把數據同步到從 機上。這種同步性能比較好，但無法保證數據的完整性，比如在異步同步過程中主機突 然宕機了，也稱這種方式為數據弱一

16、致性。Redis主從同步采用的是異步方式，因此會有少量丟數據的危險。還有種弱一致性的特例 叫最終一致性，這塊詳細內容可參見CAP原理及一致性模型。(3 )方案選擇keepalived方案配置簡單、人力成本小，在數據量少、壓力小的情況下推薦使用。如果 數據量比較大，不希望過多浪費機器，還希望在宕機后，做一些自定義的措施，比如報警、黑馬程序員成都中心編著傳智播客旗下 高端IT教育品牌改變中國IT教育，我們正在行動記日志、數據遷移等操作，推薦使用主從方式，因為和主從搭配的一般還有個管理監控中 心。宕機通知這塊，可以集成到客戶端組件上，也可單獨抽離出來。9.分布式分布式(distributed),是當

17、業務量、數據量增加時，可以通過任意增加減少服務器數量來 解決問題。集群時代至少部署兩臺Redis服務器構成一個小的集群，主要有2個目的：高可用性：在主機掛掉后，自動故障轉移，使前端服務對用戶無影響。讀寫分離：將主機讀壓力分流到從機上?？稍诳蛻舳私M件上實現負載均衡，根據不同服務器的運行情況，分擔不同比例的讀請求壓 力。10分布式集群時代當緩存數據量不斷增加時，單機內存不夠使用，需要把數據切分不同部分，分布到多臺服務器上?？稍诳蛻舳藢祿M行分片，數據分片算法詳見C#致性Hash詳解、C#之虛擬桶分片。大規模分布式集群時代黑馬程序員成都中心編著傳智播客旗下 高端IT教育品牌改變中國IT教育，我們正

18、在行動當數據量持續增加時，應用可根據不同場景下的業務申請對應的分布式集群。這塊最關 鍵的是緩存治理這塊，其中最重要的部分是加入了代理服務。應用通過代理訪問真實的Redis服務器進行讀寫，這樣做的好處是:避免越來越多的客戶端直接訪問Redis服務器難以管理，而造成風險。在代理這一層可以做對應的安全措施，比如限流、授權、分片。避免客戶端越來越多的邏輯代碼，不但臃腫升級還比較麻煩。代理這層無狀態的，可任意擴展節點，對于客戶端來說，訪問代理跟訪問單機Redis 一樣。分布式緩存再向后是云服務緩存，對使用端完全屏蔽細節，各應用自行申請大小、流量方 案即可，如淘寶OCS云服務緩存。分布式緩存對應需要的實現組件有：一個緩存監控、遷移、管理中心。個自定義的客戶端組件，上圖中的SmartClie nt。一個無狀態的代理服務。N臺服務器。黑馬程序員成都中心編著