整理好了！2024年最常见 20 道 Redis面试题（三）

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五、Redis 的持久化机制有哪些？

Redis 是一个内存中的数据结构存储系统，它支持多种类型的数据结构，如字符串、哈希、列表、集合、有序集合等。为了保证数据的持久性，Redis 提供了几种不同的持久化机制，这样即使在系统崩溃的情况下，数据也不会丢失。以下是 Redis 的几种主要持久化机制：

1. RDB（Redis Database）持久化：

   • RDB 是一种快照式的持久化方式，它会在指定的时间间隔内生成数据集的时间点快照，并将其保存到磁盘上的一个 RDB 文件中。
   • 这种持久化方式适合于大规模的数据恢复，因为它可以非常快地加载整个数据集。
   • RDB 持久化是通过 SAVE 或 BGSAVE 命令来实现的。SAVE 是同步操作，会阻塞 Redis 服务器直到 RDB 文件创建完成；而 BGSAVE 是异步操作，它会派生出一个子进程来创建 RDB 文件，不会阻塞主进程。

2. AOF（Append Only File）持久化：

   • AOF 持久化通过记录每个写操作命令来记录数据的变化，并将这些命令追加到 AOF 文件中。
   • 这种持久化方式提供了更好的数据安全性，因为即使在系统崩溃的情况下，也可以通过重放 AOF 文件中的命令来恢复数据。
   • AOF 持久化可以配置为每次有写操作时都写入（always），或者每秒写入一次（everysec），或者在有足够写操作时写入（no-appendfsync-on-rewrite）。
   • AOF 文件通常比 RDB 文件大，但是 AOF 持久化可以提供更高的数据完整性。

3. 混合持久化：

   • 混合持久化结合了 RDB 和 AOF 的优点，可以在 RDB 快照的基础上，使用 AOF 来记录快照创建后的所有写操作。
   • 这种方式可以在系统崩溃时，通过 RDB 文件快速恢复大部分数据，然后通过 AOF 文件来恢复剩余的数据。

4. 虚拟内存（VM）持久化：

   • 虚拟内存持久化是 Redis 2.4 及更早版本中使用的一种持久化机制，它允许 Redis 将部分数据存储在磁盘上，以减少内存的使用。
   • 这种机制通过将不常用的数据页移动到磁盘上来实现，但是它在 Redis 2.6 以后的版本中已经被废弃。

5. Redis 4.0 引入的模块化持久化：

   • Redis 4.0 引入了模块化系统，允许开发者创建自定义的持久化模块。
   • 这为持久化提供了更多的灵活性和可能性，开发者可以根据自己的需求来实现特定的持久化策略。

每种持久化机制都有其优缺点，选择哪种持久化机制取决于具体的应用场景和需求。例如，如果数据安全性是首要考虑，可能会选择 AOF 持久化；如果需要快速的数据恢复，可能会选择 RDB 持久化。在实际应用中，很多用户会选择同时使用 RDB 和 AOF，以获得两者的优点。

六、Redis 的内存管理机制是如何工作的？

Redis 是一个内存中的数据存储系统，它以极高的效率处理数据。Redis 的内存管理机制是高效和复杂的，主要涉及以下几个方面：

1. 内存分配：

   • Redis 使用 jemalloc 作为其内存分配器，这是一个为多线程应用程序设计的内存分配库，旨在减少内存分配的开销和碎片。
   • jemalloc 通过使用多个分配器线程来并行处理内存请求，以及通过使用大页内存来减少内存碎片。

2. 内存回收：

   • 当 Redis 运行时，它会不断分配和释放内存。jemalloc 通过维护一个内存池来管理这些内存分配和释放，从而减少内存碎片。
   • 当内存不再使用时，jemalloc 会将其回收并返回到内存池中，以便将来再次使用。

3. 内存碎片管理：

   • 内存碎片是指由于内存分配和释放导致的内存空间不连续，这会降低内存的使用效率。
   • Redis 通过 jemalloc 的内存池机制来减少内存碎片，同时 Redis 也提供了 MEMORY PURGE 命令来尝试释放 jemalloc 的内存池中的未使用内存。

4. 内存限制：

   • Redis 允许设置最大内存使用量，通过配置文件中的 maxmemory 指令或运行时的 CONFIG SET maxmemory 命令来设置。
   • 达到内存限制后，Redis 会根据配置的内存淘汰策略来决定哪些键可以被删除，以释放内存空间。

5. 内存淘汰策略：

   • 当 Redis 达到内存限制时，它会根据配置的淘汰策略来选择删除哪些键。
   • 淘汰策略包括但不限于：volatile-lru（最近最少使用）、allkeys-lru、volatile-ttl（即将过期的键）、volatile-random（随机删除）、allkeys-random、noeviction（不淘汰）。

6. 内存统计和监控：

   • Redis 提供了多种命令来监控内存使用情况，如 INFO MEMORY 命令可以提供详细的内存使用信息。
   • 用户可以通过这些命令来监控内存使用情况，并根据需要调整内存策略。

7. 内存优化：

   • Redis 支持数据压缩，例如，使用 ZIPLIST 编码的列表和哈希表可以减少内存使用。
   • 此外，Redis 4.0 引入了新的数据结构，如 Listpack 和 Quicklist，这些结构旨在提供更好的内存效率。

8. 内存重用：

   • Redis 会尝试重用不再使用的内存，例如，当一个键被删除时，其占用的内存空间可以被其他键重用。

9. 内存子系统：

   • Redis 4.0 引入了内存子系统，它允许开发者创建自定义的内存分配器，以适应特定的内存管理需求。

Redis 的内存管理机制是其高性能的关键因素之一。通过有效的内存分配、回收、碎片管理和监控，Redis 能够在内存中高效地存储和处理大量数据。