Redis 阶段总结

基础
- 什么是Redis？
- 为什么 Redis 需要把所有数据放到内存中？
应用
- Redis 能用来做什么？
- Reids数据类型
- Redis是单进程单线程的吗？
- 什么是缓存? 缓存雪崩、缓存穿透、缓存击穿的含义以及解决方案？
- - 缓存雪崩
  - 缓存穿透
  - 缓存击穿
- Redis 数据淘汰策略有哪些？
- Redis提供了哪几种持久化方式？
- 怎么理解 Redis 事务？
- Redis如何做内存优化？
- 什么是单点登录？
- 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？

基础

什么是Redis？

Redis 是一款非常流行的NoSQL数据库，一个高性能的 key-value 数据库。

整个数据库统统加载在内存当中进行操作，定期通过异步操作把数据库数据 flush 到硬盘上进行保存。

缺点：由于他受到物理内存的限制，因此无法用作海量数据的高性能读写。

为什么 Redis 需要把所有数据放到内存中？

Redis 为了达到最快的读写速度将数据都读到内存中，并通过异步的方式将数据写入磁盘，所以 Redis 具有高速读写和数据持久化的特征
如果程序直接与磁盘交互，磁盘 IO 速度会严重影响 Redis 的性能
内存的硬件成本降低，使得 Redis 更受欢迎。

应用

Redis 能用来做什么？

会话缓存，排行榜，计数器，发布，订阅，地图信息分析（附近的人）

记录帖子的点赞数、评论数和点击数 (hash)。
记录用户的帖子 ID 列表 (排序)，便于快速显示用户的帖子列表 (zset)。
记录帖子的标题、摘要、作者和封面信息，用于列表页展示 (hash)。
记录帖子的点赞用户 ID 列表，评论 ID 列表，用于显示和去重计数 (zset)。
缓存近期热帖内容 (帖子内容空间占用比较大)，减少数据库压力 (hash)。
记录帖子的相关文章 ID，根据内容推荐相关帖子 (list)。
如果帖子 ID 是整数自增的，可以使用 Redis 来分配帖子 ID(计数器)。
收藏集和帖子之间的关系 (zset)。
记录热榜帖子 ID 列表，总热榜和分类热榜 (zset)。
缓存用户行为历史，进行恶意行为过滤 (zset,hash)。

Reids数据类型

常用5种数据类型：string，list，set，zset，hash

一个字符串类型的值能存储最大容量是多少？512M
三种特殊数据类型：
- geospatial：地理位置
- hyperloglog：基础统计，统计一个集合中不重复的数据，使用位运算的方式，但是存在0.81%错误率。
- bitmap：位图，只记录0和1。

Redis是单进程单线程的吗？

Redis是单进程单线程的，Redis利用队列技术将并发访问变为串行访问，消除了传统数据库串行控制的开销。

多线程处理会涉及到锁，而且多线程处理会涉及到线程切换而消耗CPU。因为CPU不是Redis 的瓶颈，Redis的瓶颈最有可能是机器内存或者网络带宽。

单线程无法发挥多核CPU性能，不过可以通过在单机开多个Redis实例来解决。全新的redis6.0，正式支持多线程。

什么是缓存? 缓存雪崩、缓存穿透、缓存击穿的含义以及解决方案？

数据交换的缓冲区（称作Cache），当某一硬件要读取数据时，会首先从缓存中查找需要的数据，如果找到了则直接执行，找不到的话则从内存中找。

缓存雪崩

大量的key设置了相同的过期时间，导致在缓存在同一时刻全部失效，造成瞬时DB请求量大、压力骤增，引起雪崩。

解决方案

可以给缓存设置过期时间时加上一个随机值时间，使得每个key的过期时间分布开来，不会集中在同一时刻失效。

缓存穿透

访问一个不存在的key，缓存不起作用，请求会穿透到DB，流量大时DB会挂掉。

解决方案

采用布隆过滤器，使用一个足够大的bitmap，用于存储可能访问的key，不存在的key直接被过滤；

访问key未在DB查询到值，也将空值写进缓存，但可以设置较短过期时间。

缓存击穿

一个存在的key，在缓存过期的一刻，同时有大量的请求，这些请求都会击穿到DB，造成瞬时DB请求量大、压力骤增。

解决方案

在访问key之前，采用SETNX（set if not exists）来设置另一个短期key来锁住当前key的访问，访问结束再删除该短期key。

Redis 数据淘汰策略有哪些？

Redis 提供 6种内存淘汰策略

Volatile-lru:从设置了过期时间的数据集中，选择最近最少使用的数据释放。
Allkeys-lru:从数据集中(包括设置过期时间以及未设置过期时间的数据集中),选择最近最少使用的数据释放。
Volatile-random:从设置了过期时间的数据集中，随机选择一个数据进行释放。
Allkeys-random:从数据集中(包括了设置过期时间以及未设置过期时间的数据集)随机选择一个数据进行入释放。
Volatile-ttl:从设置了过期时间的数据集中，选择马上就要过期的数据进行释放。
Noeviction:不删除任意数据(但Redis还会根据引用计数器进行释放)，这时如果内存不够时，会直接返回错误。

Redis提供了哪几种持久化方式？

Redis主要提供了两种持久化机制：RDB和AOF:

RDB持久化是指在指定的时间间隔内将内存中的数据集快照写入磁盘，实际操作过程是fork一个子进程，先将数据集写入临时文件，写入成功后，再替换之前的文件，用二进制压缩存储。
AOF持久化以日志的形式记录服务器所处理的每一个写、删除操作，查询操作不会记录，以文本的方式记录，可以打开文件看到详细的操作记录。

怎么理解 Redis 事务？

redis对事务的支持目前还比较简单。redis只能保证一个client发起的事务中的命令可以连续的执行，而中间不会插入其他client的命令。由于redis是单线程来处理所有client的请求的所以做到这点是很容易的。

redis没有回滚的概念，已经执行的动作不能undo。当事务在执行EXEC命令之前出现错误，则redis会清空事务队列，放弃执行事务。在EXEC之后redis批量执行命令时产生的错误会被忽略，其他命令继续执行（这是全部执行的真正含义）。在执行的过程中，redis命令只会因为错误的语法而失败，因此，事务无罪。

Redis如何做内存优化？

尽可能使用散列表（hashes），散列表（是说散列表里面存储的数少）使用的内存非常小，所以你应该尽可能的将你的数据模型抽象到一个散列表里面。比如你的web系统中有一个用户对象，不要为这个用户的名称，姓氏，邮箱，密码设置单独的key,而是应该把这个用户的所有信息存储到一张散列表里面。

什么是单点登录？

单点登录（Single Sign On），简称为SSO，是比较流行的企业业务整合的解决方案之一。SSO的定义是在多个应用系统中，用户只需要登录一次就可以访问所有相互信任的应用系统。
简单来说，单点登录就是在多个系统中，用户只需一次登录，各个系统即可感知该用户已经登录。

原理： SSO系统生成一个token，并将用户信息存到Redis中，并设置过期时间。
其他系统请求SSO系统进行登录，得到SSO返回的token，写到Cookie中
每次请求时，Cookie都会带上，拦截器得到token，判断是否已经登录。

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？

使用 keys 指令可以扫出指定模式的 key 列表。

如果这个 redis 正在给线上的业务提供服务，那使用 keys 指令会有什么问题？

redis 的单线程的,keys指令会导致线程阻塞一段时间，线上服务会停顿，直到指令执行完毕，服务才能恢复。这个时候可以使用 scan指令,scan指令可以无阻塞的提取出指定模式的 key 列表，但是会有一定的重复概率，在客户端做一次去重就可以了，但是整体所花费的时间会比直接用 keys 指令长。