Redis高频面试点

互联网全栈架构

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· 2020-12-31

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0x01：内存淘汰策略

noeviction：当内存使用超过配置的时候会返回错误，不会驱逐任何键；
allkeys-lru：加入键的时候，如果过限，首先通过LRU算法驱逐最久没有使用的键；
volatile-lru：加入键的时候如果过限，首先从设置了过期时间的键集合中驱逐最久没有使用的键；
allkeys-random：加入键的时候如果过限，从所有key随机删除；
volatile-random：加入键的时候如果过限，从过期键的集合中随机驱逐；
volatile-ttl：从配置了过期时间的键中驱逐马上就要过期的键；
volatile-lfu：从所有配置了过期时间的键中驱逐使用频率最少的键；
allkeys-lfu：从所有键中驱逐使用频率最少的键；

0x02：过期策略

Redis是key-value数据库，可以设置Redis中缓存的key的过期时间。Redis的过期策略就是指当Redis中缓存的key过期了，Redis如何处理。

定时过期：每个设置过期时间的key都需要创建一个定时器，到过期时间就会立即清除。该策略可以立即清除过期的数据，对内存很友好；但是会占用大量的CPU资源去处理过期的数据，从而影响缓存的响应时间和吞吐量。
惰性过期：只有当访问一个key时，才会判断该key是否已过期，过期则清除。该策略可以最大化地节省CPU资源，却对内存非常不友好。极端情况可能出现大量的过期key没有再次被访问，从而不会被清除，占用大量内存。
定期过期：每隔一定的时间，会扫描一定数量的数据库的expires字典中一定数量的key，并清除其中已过期的key。该策略是前两者的一个折中方案。通过调整定时扫描的时间间隔和每次扫描的限定耗时，可以在不同情况下使得CPU和内存资源达到最优的平衡效果。(expires字典会保存所有设置了过期时间的key的过期时间数据，其中，key是指向键空间中的某个键的指针，value是该键的毫秒精度的UNIX时间戳表示的过期时间。键空间是指该Redis集群中保存的所有键。)

0x03：缓存穿透

定义：缓存穿透是指缓存和数据库中都没有的数据，而用户不断发起请求，如发起为id为“-1”的数据或id为特别大不存在的数据。这时的用户很可能是攻击者，攻击会导致数据库压力过大。

解决方案：

接口层增加校验，如用户鉴权校验，id做基础校验，id<=0的直接拦截；
从缓存取不到的数据，在数据库中也没有取到，这时也可以将key-value对写为key-null，缓存有效时间可以设置短点，如30秒（设置太长会导致正常情况也没法使用）。这样可以防止攻击用户反复用同一个id暴力攻击；

0x04：缓存击穿

定义：缓存击穿是指缓存中没有但数据库中有的数据（一般是缓存时间到期），这时由于并发用户特别多，同时读缓存没读到数据，又同时去数据库去取数据，引起数据库压力瞬间增大，造成过大压力

解决方案：

设置热点数据永远不过期；
加互斥锁;

0x05: 缓存雪崩

定义：缓存雪崩是指缓存中数据大批量到过期时间，而查询数据量巨大，引起数据库压力过大甚至down机。和缓存击穿不同的是，缓存击穿指并发查同一条数据，缓存雪崩是不同数据都过期了，很多数据都查不到从而查数据库。

解决方案：

缓存数据的过期时间设置随机，防止同一时间大量数据过期现象发生；
如果缓存数据库是分布式部署，将热点数据均匀分布在不同的缓存数据库中；
设置热点数据永远不过期；

0x06：部署方案

单机模式

主从模式

哨兵模式

集群模式

对于Redis的集群模式，是Redis 3.0之后才推出cluster分布式集群方案；在Redis 3.0之前可以采用中间件代理的模式，例如使用Twemproxy、Codis和Nginx。

0x07：持久化机制RDB和AOF

RDB就像是一台给Redis内存数据存储拍照的照相机，生成快照保存到磁盘的过程。触发RDB持久化分为手动触发和自动触发。Redis重启读取RDB速度快，但是无法做到实时持久化，因此一般用于数据冷备和复制传输。

优点：

非常适合全量备份
恢复速度比AOF快

缺点：

RDB方式没有办法做到实时持久化
版本兼容RDB格式问题

RDB方式不能提供强一致性，如果Redis进程崩溃，那么两次RDB之间的数据也随之消失。那么AOF的出现很好的解决了数据持久化的实时性，AOF以独立日志的方式记录每次写命令，重启时再重新执行AOF文件中的命令来恢复数据。AOF会先把命令追加在AOF缓冲区，然后根据对应策略写入硬盘（appendfsync）。

优点：