Redis篇【连载】

使用缓存的目的就是提升读写性能。而实际业务场景下，更多的是为了提升读性能，带来更好的性

能，带来更高的并发量。 Redis 的读写性能比 Mysql 好的多，我们就可以把 Mysql 中的热点数据缓 存到 Redis 中，提升读取性能，同时也减轻了 Mysql 的读取压力。

具有以下好处：

读取速度快，因为数据存在内存中，所以数据获取快；

支持多种数据结构，包括字符串、列表、集合、有序集合、哈希等；

支持事务，且操作遵守原子性，即对数据的操作要么都执行，要么都不支持；

还拥有其他丰富的功能，队列、主从复制、集群、数据持久化等功能。

Redis 是一个开源（ BSD 许可）、基于内存、支持多种数据结构的存储系统，可以作为数据库、缓

存和消息中间件。它支持的数据结构有字符串（ strings ）、哈希（ hashes ）、列表（ lists ）、集合

（ sets ）、有序集合（ sorted sets ）等，除此之外还支持 bitmaps 、 hyperloglogs 和地理空间（

geospatial ）索引半径查询等功能。

它内置了复制（ Replication ）、 LUA 脚本（ Lua scripting ）、 LRU 驱动事件（ LRU eviction ）、事

务（ Transactions ）和不同级别的磁盘持久化（ persistence ）功能，并通过 Redis 哨兵（哨兵）和

集群（ Cluster ）保证缓存的高可用性（ High availability ）。

这时候肯定想到的就是做一个 Memcache 与 Redis 区别。

Redis 和 Memcache 都是将数据存放在内存中，都是内存数据库。不过 Memcache 还可用于缓存

其他东西，例如图片、视频等等。

Memcache 仅支持 key-value 结构的数据类型， Redis 不仅仅支持简单的 key-value 类型的数据，

同时还提供 list ， set ， hash 等数据结构的存储。

虚拟内存 – Redis 当物理内存用完时，可以将一些很久没用到的 value 交换到磁盘

分布式 – 设定

Memcache 集群，利用 magent 做一主多从 ;

Redis 可以做一主多从。都可以一主一 从；

存储数据安全 – Memcache 挂掉后，数据没了； Redis 可以定期保存到磁盘（持久化）

Memcache 的单个 value 最大 1m ， Redis 的单个 value 最大 512m 。

灾难恢复 – Memcache 挂掉后，数据不可恢复 ; Redis 数据丢失后可以通过 aof 恢复

Redis 原生就支持集群模式， Redis3.0 版本中，官方便能支持 Cluster 模式了， Memcached 没

有原生的集群模式，需要依赖客户端来实现，然后往集群中分片写入数据。

Memcached 网络 IO 模型是多线程，非阻塞 IO 复用的网络模型，原型上接近于 nignx 。而 Redis

使用单线程的 IO 复用模型，自己封装了一个简单的 AeEvent 事件处理框架，主要实现类

epoll ， kqueue 和 select ，更接近于 Apache 早期的模式。

1. C 语言实现，效率高

2. 纯内存操作

3. 基于非阻塞的 IO 复用模型机制

4. 单线程的话就能避免多线程的频繁上下文切换问题

5. 丰富的数据结构（全称采用 hash 结构，读取速度非常快，对数据存储进行了一些优化，比如亚

索表，跳表等）

这问题是因为前面回答问题的时候提到了 Redis 是基于非阻塞的 IO 复用模型。如果这个问题回

答不上来，就相当于前面的回答是给自己挖坑，因为你答不上来，面试官对你的印象可能就要

打点折扣了。

Redis 内部使用 文件事件处理器 file event handler ，这个文件事件处理器是 单线程的 ，所以

Redis 才叫做单线程的模型。它采用 IO 多路复用机制同时监听多个 socket ，根据 socket 上的事

件来选择对应的事件处理器进行处理。

文件事件处理器的结构包含 4 个部分：

1. 多个 socket 。

2. IO 多路复用程序。

3. 文件事件分派器。

4. 事件处理器（连接应答处理器、命令请求处理器、命令回复处理器）。

多个 socket 可能会并发产生不同的操作，每个操作对应不同的文件事件，但是 IO 多路复用程序会

监听多个 socket ，会将 socket 产生的事件放入队列中排队，事件分派器每次从队列中取出一个事

件，把该事件交给对应的事件处理器进行处理。

来看客户端与 Redis 的一次通信过程：

下面来大致说一下这个图：

1. 客户端 Socket01 向 Redis 的 Server Socket 请求建立连接，此时 Server Socket 会产生一个

AE_READABLE 事件， IO 多路复用程序监听到 server socket 产生的事件后，将该事件压入队列

中。文件事件分派器从队列中获取该事件，交给连接应答处理器。连接应答处理器会创建一个

能与客户端通信的 Socket01 ，并将该 Socket01 的 AE_READABLE 事件与命令请求处理器关

联。

2. 假设此时客户端发送了一个 set key value 请求，此时 Redis 中的 Socket01 会产生

AE_READABLE 事件， IO 多路复用程序将事件压入队列，此时事件分派器从队列中获取到该事

件，由于前面 Socket01 的 AE_READABLE 事件已经与命令请求处理器关联，因此事件分派器

将事件交给命令请求处理器来处理。命令请求处理器读取 Socket01 的 set key value 并在自己

内存中完成 set key value 的设置。操作完成后，它会将 Socket01 的 AE_WRITABLE 事件与令

回复处理器关联。

3. 如果此时客户端准备好接收返回结果了，那么 Redis 中的 Socket01 会产生一个

AE_WRITABLE 事件，同样压入队列中，事件分派器找到相关联的命令回复处理器，由命令回复

阿里内部资料 处理器对 Socket01 输入本次操作的一个结果，比如 ok ，之后解除 Socket01 的

AE_WRITABLE 事件与命令回复处理器的关联。

这样便完成了一次通信。 不要怕这段文字，结合图看，一遍不行两遍，实在不行可以网上查点资料

结合着看，一定要搞清楚，否则前面吹的牛逼就白费了。

Redis 将数据放在内存中有一个好处，那就是可以实现最快的对数据读取，如果数据存储在硬盘

中，磁盘 I/O 会严重影响 Redis 的性能。而且 Redis 还提供了数据持久化功能，不用担心服务器重

启对内存中数据的影响。其次现在硬件越来越便宜的情况下， Redis 的使用也被应用得越来越多，

使得它拥有很大的优势。

Redis 支持主从同步、从从同步。如果是第一次进行主从同步，主节点需要使用 bgsave 命令，再将

后续修改操作记录到内存的缓冲区，等 RDB 文件全部同步到复制节点，复制节点接受完成后将

RDB 镜像记载到内存中。等加载完成后，复制节点通知主节点将复制期间修改的操作记录同步到复

制节点，即可完成同步过程。

使用 pipeline （管道）的好处在于可以将多次 I/O 往返的时间缩短为一次，但是要求管道中执行的

指令间没有因果关系。

用 pipeline 的原因在于可以实现请求 / 响应服务器的功能，当客户端尚未读取旧响应时，它也可以

处理新的请求。如果客户端存在多个命令发送到服务器时，那么客户端无需等待服务端的每次响应

才能执行下个命令，只需最后一步从服务端读取回复即可。

速度快：因为数据存在内存中，类似于 HashMap ， HashMap 的优势就是查找和操作的时间复杂

度都是 O (1) 。

支持丰富的数据结构：支持 String ， List ， Set ， Sorted Set ， Hash 五种基础的数据结构。

持久化存储： Redis 提供 RDB 和 AOF 两种数据的持久化存储方案，解决内存数据库最担心的

万一 Redis 挂掉，数据会消失掉

高可用：内置 Redis Sentinel ，提供高可用方案，实现主从故障自动转移。 内置 Redis

Cluster ，提供集群方案，实现基于槽的分片方案，从而支持更大的 Redis 规模。

丰富的特性： Key 过期、计数、分布式锁、消息队列等。

缺点

阿里内部资料 由于 Redis 是内存数据库，所以，单台机器，存储的数据量，跟机器本身的内存大小。虽然

Redis 本身有 Key 过期策略，但是还是需要提前预估和节约内存。如果内存增长过快，需要定

期删除数据。

如果进行完整重同步，由于需要生成 RDB 文件，并进行传输，会占用主机的 CPU ，并会消耗

现网的带宽。不过 Redis 2.8 版本，已经有部分重同步的功能，但是还是有可能有完整重同步

的。比如，新上线的备机。

修改配置文件，进行重启，将硬盘中的数据加载进内存，时间比较久。在这个过程中， Redis

不能提供服务。

11 Redis 缓存刷新策略有哪些？

12， Redis 持久化方式有哪些？以及有什么区别？

13，持久化有两种，那应该怎么选择呢？

14，怎么使用 Redis 实现消息队列？

15，说说你对Redis事务的理解

16，Redis 为什么设计成单线程的？

17，什么是 bigkey？会存在什么影响？

18，熟悉哪些 Redis 集群模式？

19，是否使用过 Redis Cluster 集群，集群的原理是什么？

20， Redis Cluster 集群方案什么情况下会导致整个集群不可 用？

21，Redis 集群架构模式有哪几种？

22，说说 Redis 哈希槽的概念？

23，Redis 常见性能问题和解决方案有哪些？

24，假如 Redis 里面有 1 亿个 key，其中有 10w 个 key 是以某

个固定的已知的前缀开头的，如果将它们全部找出来？

26，什么情况下可能会导致 Redis 阻塞？

27，缓存和数据库谁先更新呢？

28，怎么提高缓存命中率？

29，Redis 如何解决 key 冲突？

30，Redis 报内存不足怎么处理？

31、说说Redis持久化机制

32、缓存雪崩、缓存穿透、缓存预热、缓存更新、缓存降级等问

题

33、热点数据和冷数据是什么

34、Memcache与Redis的区别都有哪些？

35、单线程的redis为什么这么快

36、redis的数据类型，以及每种数据类型的使用场景

37、redis的过期策略以及内存淘汰机制

38、Redis 为什么是单线程的

39、Redis 常见性能问题和解决方案？

40、为什么Redis的操作是原子性的，怎么保证原子性的？

41、了解Redis的事务吗？

42、Redis 的数据类型及使用场景