Redis相关面试

以下是一些在面试中关于 Redis 最常被问到的问题,涵盖了 Redis 的基础概念、数据结构、持久化、主从复制、哨兵、集群、应用场景以及常见的缓存问题等。可以根据自身实际项目经验,结合下面的要点进行深入讲解。


1. Redis 基础与特点

  1. Redis 是什么?与 Memcached 相比有什么优点?

    • Redis 是一个基于内存的高性能键值对(Key-Value)数据库;
    • 支持多种数据结构(String、List、Hash、Set、ZSet 等),功能比 Memcached 更丰富;
    • 提供持久化、发布订阅、Lua 脚本、事务等特性;
    • 官方性能测试可达 10 万级 QPS。
  2. Redis 有哪些常见应用场景?

    • 缓存热点数据,降低数据库访问压力;
    • 分布式锁;
    • 排行榜、计数器;
    • 消息队列(基于 List 实现)或发布/订阅系统;
    • 会话缓存、购物车缓存等;
    • Geo/GIS 场景(从 3.2 开始支持)。
  3. Redis 和数据库之间数据一致性如何保证?

    • 一般是最终一致性,在高并发场景下难以做到强一致;
    • 常用策略:失效时回源 DB、定期更新/失效、分布式事务协调等。
    • 面试中可以谈自己的业务实际处理方式,比如双写、延迟双删策略等。

2. Redis 数据类型与用法

  1. Redis 有哪些常见数据类型?对应的使用场景是什么?

    • String:最常用的数据结构,常作为缓存、计数器(incr、decr)。
    • Hash:存储对象的属性信息,节省内存(类似于小型数据库表)。
    • List:常用作队列、消息队列,Lpush/Rpop 实现先进后出。
    • Set:去重、交集并集等集合运算,常用于共同好友、共同关注等。
    • Sorted Set(ZSet):在 Set 的基础上增加了分数排序,可做排行榜、优先级队列。
  2. Redis 过期键删除策略有哪些?

    • 定期删除:默认每隔 100ms 随机抽取一些设置了过期时间的 key,检查并删除过期键。
    • 惰性删除:在访问 key 时,如果发现过期则删除并返回空。
    • 需要注意过期键太多时可能造成过期浪涌等性能问题,需要做好参数调优和限流。

3. Redis 持久化机制

  1. Redis 提供了哪些持久化方式?

    • RDB(Redis DataBase):将内存数据在某个时间点生成快照,保存在磁盘上;
    • AOF(Append Only File):以追加的方式记录服务器执行的写命令日志。
  2. RDB 和 AOF 的区别?各自的优缺点?

    • RDB
      • 优点:适合做备份、恢复;文件小;对性能影响较小;
      • 缺点:可能丢失最后一次快照之后的数据。
    • AOF
      • 优点:数据安全,丢数据风险更低;
      • 缺点:文件体积比 RDB 大,恢复速度相对慢,对性能有一定影响。
  3. Redis 怎么做数据恢复?

    • 先看有无可用的 AOF 文件,用 AOF 文件恢复更安全;
    • 如无 AOF 或 AOF 不可用,则使用最新的 RDB 文件恢复;
    • AOF 重写:在文件过大时会触发重写,生成新的 AOF 文件,以避免过大的日志文件影响性能。

4. Redis 主从复制与高可用

  1. Redis 主从复制原理?

    • 从库启动时向主库发送 PSYNC 命令;
    • 主库会在内存生成 RDB 并发送给从库,同步完成后再将新操作的命令流继续发送给从库;
    • 实现数据的最终一致。
  2. Redis 哨兵(Sentinel)机制?

  • 哨兵是一个独立进程,用于监控 Redis 实例的运行状态;
  • 发现主库宕机后,哨兵会自动在从库中选举新的主库并完成主从切换;
  • 在高可用架构中,哨兵一般与 Redis 实例一同部署,通过投票机制实现自动故障转移(Failover)。
  1. Redis Cluster 集群模式?
  • 将数据分片存储到多个节点,每个节点对应一部分哈希槽(hash slot),共 16384 个槽;
  • 节点之间互相通讯,通过 Gossip 协议交换元数据信息,自动发现和故障转移;
  • 避免了单点瓶颈,提供了更高的扩展性和可用性。
  1. Redis Cluster 如何实现数据分片?
  • 使用一致性哈希的思想,将 key 的 CRC16 校验值对 16384 取模,得到对应槽位,映射到指定节点;
  • 每个节点负责一部分槽位区间。

5. Redis 性能与并发

  1. Redis 的单线程模型为什么依然很快?
  • 核心数据结构操作都是在内存中进行;
  • 使用 I/O 多路复用,非阻塞事件驱动;
  • 单线程避免了线程切换和加锁开销。
  1. Redis 如何在并发场景下使用?会不会阻塞?
  • 虽然 Redis 核心处理命令是单线程,但网络 I/O 在多路复用的管理下可并行处理连接;
  • 整个命令执行队列是串行的,极大地简化了并发访问时的锁冲突问题;
  • 当命令执行耗时过长(如大操作)确实会阻塞后续命令,需要对大操作进行拆分。
  1. Redis Pipeline(管道)机制是什么?
  • 一次性发送多条命令到服务器,减少网络往返,提高吞吐量;
  • 虽然减少了 RTT(网络延迟),但不改变命令的实际执行顺序,也不保证原子性。

6. 分布式锁与其他高级特性

  1. Redis 分布式锁如何实现?
  • 最简单的方式:SET key value NX EX <expireTime>,当返回 OK 时代表获取到锁;
  • 释放锁时,需要先判断 value 是否与自身匹配;
  • 可能出现锁失效或非原子化操作问题,官方提供了 Redlock 算法来增强可靠性。
  1. Redis 事务和 Lua 脚本
  • 事务:通过 MULTIEXECWATCH 等命令实现,MULTI 命令之后所有命令会被放入队列,直到 EXEC 时一次性执行;
  • Lua 脚本:将逻辑打包成脚本在服务端原子执行,减少网络开销,并保证脚本执行的原子性。
  1. Redis 发布/订阅(Pub/Sub)如何使用?
  • 通过 PUBLISHSUBSCRIBE 命令实现消息广播;
  • 适合实时消息推送,不适合数据落盘(消息持久化),消息丢失后无法恢复。

7. 常见的缓存问题

  1. 什么是缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩?怎么解决?
  • 缓存穿透 :访问大量不存在的数据,每次都会绕过缓存查询数据库。
    • 解决方案:布隆过滤器、空值缓存。
  • 缓存击穿 :热点 key 在某个时间点失效,大量请求直击后端数据库。
    • 解决方案:设置互斥锁或提前续期热点 key。
  • 缓存雪崩 :大面积 key 同一时间失效,导致系统压力骤增。
    • 解决方案:随机过期时间、分散过期;多级缓存;限流、降级措施。
  1. Redis 的淘汰策略有哪些?
  • noeviction:禁止驱逐,内存满了直接报错;
  • allkeys-lru:对所有键使用 LRU 算法进行淘汰;
  • allkeys-random:对所有键随机淘汰;
  • volatile-lru:只对设置了过期时间的键使用 LRU 淘汰;
  • volatile-random:只对设置了过期时间的键随机淘汰;
  • volatile-ttl:优先淘汰剩余生存时间(TTL)最短的键。

8. 其他常见问题

  1. Redis 的内存模型和内存管理
  • 底层采用自定义内存分配器或 libc 分配器;
  • 可以配置 maxmemory,超过后按配置的淘汰策略进行移除;
  • 注意不同数据类型对内存的占用方式,比如 Hash 可以使用 ziplist(压缩列表)优化小数据量占用空间。
  1. Redis 热点 Key 如何优化?
  • 采用拆分:对特定热点 key 进行分片;
  • 通过本地缓存多级缓存方式降低访问量;
  • 考虑使用队列、限流、锁等手段削峰。
  1. 如何监控 Redis ?
  • Redis 提供 INFO 命令可查看内存、连接、流量、持久化等指标;
  • 也可通过第三方监控系统(Prometheus + Grafana)或官方 Redis-Monitor 工具;
  • 监控命令响应时间、CPU、内存、带宽、连接数以及主从、哨兵状态等。
  1. 如何进行 Redis 的性能压测?
  • 使用官方提供的 redis-benchmark 工具;
  • 或在实际项目中以压测工具(JMeter、LoadRunner 等)模拟真实场景;
  • 主要观察 QPS、响应时间、命令耗时分布等。

总结

Redis 的面试题通常围绕原理、数据结构、持久化、主从复制/集群、缓存问题 以及实际应用场景展开。面试中除了掌握理论知识点外,还需结合自身项目的实践案例,比如:

  • 在什么场景下用 Redis 做缓存,如何设计过期策略;
  • 如何处理缓存和数据库数据一致性问题;
  • 如何在高并发下保证 Redis 的稳定和高可用;
  • 如何优化大数据量操作等。

有针对性地根据面试岗位需求(如高可用、分布式锁、消息系统等方面)进行重点准备,可以在面试中更好地展现自己的能力与经验。祝面试顺利!

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