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redis面試中常被問到的12個重點（附答案）

2022-02-14 13:00:39
本篇文章給大家帶來了關於面試時常被問到的一些問題總結，模擬一下面試官在Redis這個話題上是如何一步一步深入，全面考察候選人對於Redis的掌握情況，希望對大家有幫助。

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redis面試中常被問到的12個重點

Redis是面試中繞不過的檻，只要在簡歷中寫了用過Redis，肯定逃不過。

小張：

面試官，你好。我是來參加面試的。

面試官：

你好，小張。我看了你的簡歷，熟練掌握Redis，那麼我就隨便問你幾個Redis相關的問題吧。首先我的問題是，Redis是單執行緒還是多執行緒呢？

小張：

Redis不同版本之間採用的執行緒模型是不一樣的，在Redis4.0版本之前使用的是單執行緒模型，在4.0版本之後增加了多執行緒的支援。

在4.0之前雖然我們說Redis是單執行緒，也只是說它的網路I/O執行緒以及Set 和 Get操作是由一個執行緒完成的。但是Redis的持久化、叢集同步還是使用其他執行緒來完成。

4.0之後新增了多執行緒的支援，主要是體現在巨量資料的非同步刪除功能上，例如 unlink key、flushdb async、flushall async 等

面試官：

回答的很好，那為什麼Redis在4.0之前會選擇使用單執行緒？而且使用單執行緒還那麼快？

小張：

選擇單執行緒個人覺得主要是使用簡單，不存在鎖競爭，可以在無鎖的情況下完成所有操作，不存在死鎖和執行緒切換帶來的效能和時間上的開銷，但同時單執行緒也不能完全發揮出多核CPU的效能。

至於為什麼單執行緒那麼快我覺得主要有以下幾個原因：

  • Redis 的大部分操作都在記憶體中完成，記憶體中的執行效率本身就很快，並且採用了高效的資料結構，比如雜湊表和跳錶。

  • 使用單執行緒避免了多執行緒的競爭，省去了多執行緒切換帶來的時間和效能開銷，並且不會出現死鎖。

  • 採用 I/O 多路複用機制處理大量使用者端的Socket請求，因為這是基於非阻塞的 I/O 模型，這就讓Redis可以高效地進行網路通訊，I/O的讀寫流程也不再阻塞。

面試官：

不錯，那Redis是如何實現資料不丟失的呢？

小張：

Redis資料是儲存在記憶體中的，為了保證Redis資料不丟失，那就要把資料從記憶體儲存到磁碟上，以便在伺服器重新啟動後還能夠從磁碟中恢復原有資料，這就是Redis的資料持久化。Redis資料持久化有三種方式。

  • AOF 紀錄檔（Append Only File，檔案追加方式）：記錄所有的操作命令，並以文字的形式追加到檔案中。

  • RDB 快照（Redis DataBase）：將某一個時刻的記憶體資料，以二進位制的方式寫入磁碟。

  • 混合持久化方式：Redis 4.0 新增了混合持久化的方式，整合了 RDB 和 AOF 的優點。

面試官：

那你分別說說 AOF和 RDB的實現原理吧。

小張：

AOF採用的是寫後紀錄檔的方式，Redis先執行命令把資料寫入記憶體，然後再記錄紀錄檔到檔案中。AOF紀錄檔記錄的是操作命令，不是實際的資料，如果採用AOF方法做故障恢復時需要將全量紀錄檔都執行一遍。

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RDB採用的是記憶體快照的方式，它記錄的是某一時刻的資料，而不是操作，所以採用RDB方法做故障恢復時只需要直接把RDB檔案讀入記憶體即可，實現快速恢復。

面試官：

你剛提到了AOF採用的是 「寫後紀錄檔」 的方式，我們平時用的MySQL則採用的是 「寫前紀錄檔」，那 Redis為什麼要先執行命令，再把資料寫入紀錄檔呢？

小張：額頭開始冒汗，問的是些啥問題呀。。。

額，這個主要是由於Redis在寫入紀錄檔之前，不對命令進行語法檢查，所以只記錄執行成功的命令，避免出現記錄錯誤命令的情況，而且在命令執行後再寫紀錄檔不會阻塞當前的寫操作。

面試官：

那 後寫紀錄檔又有什麼風險呢？

小張：

我... 這個我不會。

面試官：

好吧，後寫紀錄檔主要有兩個風險可能會發生：

  • 資料可能會丟失：如果 Redis 剛執行完命令，此時發生故障宕機，會導致這條命令存在丟失的風險。

  • 可能阻塞其他操作：AOF 紀錄檔其實也是在主執行緒中執行，所以當 Redis 把紀錄檔檔案寫入磁碟的時候，還是會阻塞後續的操作無法執行。

我還有個問題是 RDB做快照時會阻塞執行緒嗎？

小張：

Redis 提供了兩個命令來生成 RDB 快照檔案，分別是 save 和 bgsave。save 命令在主執行緒中執行，會導致阻塞。而 bgsave 命令則會建立一個子程序，用於寫入 RDB 檔案的操作，避免了對主執行緒的阻塞，這也是 Redis RDB 的預設設定。

面試官：

RDB 做快照的時候資料能修改嗎？

小張：

save是同步的會阻塞使用者端命令，bgsave的時候是可以修改的。

面試官：

那Redis是怎麼解決在bgsave做快照的時候允許資料修改呢？

小張：（你咋還問。。。我™不會啊！）

額，這個我不太清楚...

面試官：

這裡主要是利用bgsave的子執行緒實現的，具體操作如下：

如果主執行緒執行讀操作，則主執行緒和 bgsave 子程序互相不影響；

如果主執行緒執行寫操作，則被修改的資料會複製一份副本，然後 bgsave子程序會把該副本資料寫入 RDB 檔案，在這個過程中，主執行緒仍然可以直接修改原來的資料。

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要注意，Redis 對 RDB 的執行頻率非常重要，因為這會影響快照資料的完整性以及 Redis 的穩定性，所以在 Redis 4.0 後，增加了 AOF 和 RDB 混合的資料持久化機制： 把資料以 RDB 的方式寫入檔案，再將後續的操作命令以 AOF 的格式存入檔案，既保證了 Redis 重新啟動速度，又降低資料丟失風險。

小張：

學到了學到了。

面試官：

那你再跟我說說Redis如何實現高可用吧？

小張：

Redis實現高可用主要有三種方式：主從複製、哨兵模式，以及 Redis 叢集。

主從複製

將從前的一臺 Redis 伺服器，同步資料到多臺從 Redis 伺服器上，即一主多從的模式，這個跟MySQL主從複製的原理一樣。

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哨兵模式

使用 Redis 主從服務的時候，會有一個問題，就是當 Redis 的主從伺服器出現故障宕機時，需要手動進行恢復，為了解決這個問題，Redis 增加了哨兵模式（因為哨兵模式做到了可以監控主從伺服器，並且提供自動容災恢復的功能）。

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Redis Cluster（叢集）

Redis Cluster 是一種分散式去中心化的執行模式，是在 Redis 3.0 版本中推出的 Redis 叢集方案，它將資料分佈在不同的伺服器上，以此來降低系統對單主節點的依賴，從而提高 Redis 服務的讀寫效能。

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面試官：

使用哨兵模式在資料上有副本資料做保證，在可用性上又有哨兵監控，一旦master宕機會選舉salve節點為master節點，這種已經滿足了我們的生產環境需要，那為什麼還需要使用叢集模式呢？

小張：

額，哨兵模式歸根節點還是主從模式，在主從模式下我們可以通過增加salve節點來擴充套件讀並行能力，但是沒辦法擴充套件寫能力和儲存能力，儲存能力只能是master節點能夠承載的上限。所以為了擴充套件寫能力和儲存能力，我們就需要引入叢集模式。

面試官：

叢集中那麼多Master節點，redis cluster在儲存的時候如何確定選擇哪個節點呢？

小張：

這應該是使用了某種hash演演算法，但是我不太清楚。。。

面試官：

那好，今天的面試就到這裡吧，你先回去等我們的面試通知。

小張：

好的，謝謝面試官，你能告訴我redis cluster怎麼實現節點選擇的嗎？

面試官：

Redis Cluster採用的是類一致性雜湊演演算法實現節點選擇的，至於什麼是一致性雜湊演演算法你自己回去看看。

Redis Cluster將自己分成了16384個Slot（槽位），雜湊槽類似於資料分割區，每個鍵值對都會根據它的 key，被對映到一個雜湊槽中，具體執行過程分為兩大步。

  • 根據鍵值對的 key，按照 CRC16 演演算法計算一個 16 bit 的值。

  • 再用 16bit 值對 16384 取模，得到 0~16383 範圍內的模數，每個模數代表一個相應編號的雜湊槽。

每個Redis節點負責處理一部分槽位，加入你有三個master節點 ABC，每個節點負責的槽位如下：

08.png

這樣就實現了cluster節點的選擇。

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