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发表于 2019-08-26 15:24:39 | 查看: 5108| 回复: 0

java数据库面试题之Redis部分

java数据库面试题之Redis部分

1、Redis的特点?

Redis是由意大利人Salvatore Sanfilippo(网名:antirez)开发的一款内存高速缓存数据库。Redis全称为:Remote Dictionary Server(远程数据服务),该软件使用C语言编写,典型的NoSQL数据库服务器。Redis是一个key-value存储系统,它支持丰富的数据类型,如:string、list、set、zset(sorted set)、hash。

Redis本质上是一个Key-Value类型的内存数据库,很像memcached,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。因为是纯内存操作,Redis的性能非常出色,每秒可以处理超过10万次读写操作,是已知性能最快的Key-Value DB。

Redis的出色之处不仅仅是性能,Redis最大的魅力是支持保存多种数据结构,此外单个value的最大限制是1GB,不像memcached只能保存1MB的数据,另外Redis也可以对存入的Key-Value设置expire时间。

Redis的主要缺点是数据库容量受到物理内存的限制,不能用作海量数据的高性能读写,因此Redis适合的场景主要局限在较小数据量的高性能操作和运算上。

2、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具有快速和数据持久化的特征。如果不将数据放在内存中,磁盘I/O速度为严重影响redis的性能。在内存越来越便宜的今天,redis将会越来越受欢迎。如果设置了最大使用的内存,则数据已有记录数达到内存限值后不能继续插入新值。

3、Redis常见的性能问题都有哪些?如何解决?

  • Master写内存快照,save命令调度rdbSave函数,会阻塞主线程的工作,当快照比较大时对性能影响是非常大的,会间断性暂停服务,所以Master最好不要写内存快照。
  • Master AOF持久化,如果不重写AOF文件,这个持久化方式对性能的影响是最小的,但是AOF文件会不断增大,AOF文件过大会影响Master重启的恢复速度。Master最好不要做任何持久化工作,包括内存快照和AOF日志文件,特别是不要启用内存快照做持久化,如果数据比较关键,某个Slave开启AOF备份数据,策略为每秒同步一次。
  • Master调用BGREWRITEAOF重写AOF文件,AOF在重写的时候会占大量的CPU和内存资源,导致服务load过高,出现短暂服务暂停现象。
  • Redis主从复制的性能问题,为了主从复制的速度和连接的稳定性,Slave和Master最好在同一个局域网内。

4、Redis最适合的场景有哪些?

  • 会话缓存(Session Cache)
  • 全页缓存(FPC)
  • 队列
  • 排行榜/计数器
  • 发布/订阅

5、Memcache与Redis的区别都有哪些?

  • 存储方式不同,Memcache是把数据全部存在内存中,数据不能超过内存的大小,断电后数据库会挂掉。Redis有部分存在硬盘上,这样能保证数据的持久性。
  • 数据支持的类型不同memcahe对数据类型支持相对简单,redis有复杂的数据类型。
  • 使用底层模型不同 它们之间底层实现方式以及与客户端之间通信的应用协议不一样。Redis直接自己构建了VM机制,因为一般的系统调用系统函数的话,会浪费一定的时间去移动和请求。
  • 支持的value大小不一样redis最大可以达到1GB,而memcache只有1MB。

6、Redis有哪几种数据结构?

  • String——字符串

String数据结构是简单的key-value类型,value不仅可以是String,也可以是数字(当数字类型用Long可以表示的时候encoding就是整型,其他都存储在sdshdr当做字符串)。

  • Hash——字典

在Memcached中,我们经常将一些结构化的信息打包成hashmap,在客户端序列化后存储为一个字符串的值(一般是JSON格式),比如用户的昵称、年龄、性别、积分等。

  • List——列表

List说白了就是链表(redis使用双端链表实现的List)

  • Set——集合

Set就是一个集合,集合的概念就是一堆不重复值的组合。利用Redis提供的Set数据结构,可以存储一些集合性的数据。

  • Sorted Set——有序集合

和Set相比,Sorted Set是将Set中的元素增加了一个权重参数score,使得集合中的元素能够按score进行有序排列,

  • 带有权重的元素,比如一个游戏的用户得分排行榜
  • 比较复杂的数据结构,一般用到的场景不算太多

7、Redis的优缺点?

优点:

  • 性能极高–Redis能支持超过100K+每秒的读写频率。
  • 丰富的数据类型–Redis支持二进制案例的Strings,Lists,Hashes,Sets及Ordered Sets数据类型操作。
  • 原子–Redis的所有操作都是原子性的,同时Redis还支持对几个操作全并后的原子性执行。attention原子性定义:例如,A想要从自己的帐户中转1000块钱到B的帐户里。那个从A开始转帐,到转帐结束的这一个过程,称之为一个事务。如果在A的帐户已经减去了1000块钱的时候,忽然发生了意外,比如停电什么的,导致转帐事务意外终止了,而此时B的帐户里还没有增加1000块钱。那么,我们称这个操作失败了,要进行回滚。回滚就是回到事务开始之前的状态,也就是回到A的帐户还没减1000块的状态,B的帐户的原来的状态。此时A的帐户仍然有3000块,B的帐户仍然有2000块。我们把这种要么一起成功(A帐户成功减少1000,同时B帐户成功增加1000),要么一起失败(A帐户回到原来状态,B帐户也回到原来状态)的操作叫原子性操作。如果把一个事务可看作是一个程序,它要么完整的被执行,要么完全不执行,这种特性就叫原子性。
  • 丰富的特性–Redis还支持publish/subscribe,通知key过期等等特性。

缺点:

  • 由于是内存数据库,所以单台机器存储的数据量跟机器本身的内存大小不一样。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redis2.8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。

8、Redis的持久化是什么?

RDB持久化:该机制可以在指定的时间间隔内生成数据集的时间点快照(point-in-time snapshot)。

AOF持久化:记录服务器执行的所有写操作命令,并在服务器启动时,通过重新执行这些命令来还原数据集。AOF文件中的命令全部以Redis协议的格式来保存,新命令会被追加到文件的末尾。Redis还可以在后台对AOF文件进行重写(rewrite),使得AOF文件的体积不会超出保存数据集状态所需的实际大小。

AOF和RDB的同时应用:当Redis重启时,它会优先使用AOF文件来还原数据集,因为AOF文件保存的数据集通常比RDB文件所保存的数据集更完整。

9、RDB的优缺点?

优点:RDB是一个非常紧凑(compact)的文件,它保存了Redis在某个时间点上的数据集。这种文件非常适合用于进行备份:比如说,你可以在最近的24小时内,每小时备份一次RDB文件,并且在每个月的每一天,也备份一个RDB文件。这样的话,即使遇上问题,也可以随时将数据集还原到不同的版本。RDB非常适用于灾难恢复(disaster recovery):它只有一个文件,并且内容都非常紧凑,可以(在加密后)将它传送到别的数据中心,或者亚马逊S3中。RDB可以最大化Redis的性能:父进程在保存RDB文件时唯一要做的就是fork出一个子进程,然后这个子进程就会处理接下来的所有保存工作,父进程无须执行任何磁盘I/O操作。RDB在恢复大数据集时的速度比AOF的恢复速度要快。

缺点:如果你需要尽量避免在服务器故障时丢失数据,那么RDB不适合你。虽然Redis允许你设置不同的保存点(save point)来控制保存RDB文件的频率,但是,因为RDB文件需要保存整个数据集的状态,所以它并不是一个轻松的操作。因此你可能会至少5分钟才保存一次RDB文件。在这种情况下,一旦发生故障停机,你就可能会丢失好几分钟的数据。每次保存RDB的时候,Redis都要fork()出一个子进程,并由子进程来进行实际的持久化工作。在数据集比较庞大时,fork()可能会非常耗时,造成服务器在某某毫秒内停止处理客户端;如果数据集非常巨大,并且CPU时间非常紧张的话,那么这种停止时间甚至可能会长达整整一秒。

10、AOF的优缺点?

优点:

  • 使用AOF持久化会让Redis变得非常耐久(much more durable):你可以设置不同的fsync策略,比如无fsync,每秒钟一次fsync,或者每次执行写入命令时fsync。AOF的默认策略为每秒钟fsync一次,在这种配置下,Redis仍然可以保持良好的性能,并且就算发生故障停机,也最多只会丢失一秒钟的数据(fsync会在后台线程执行,所以主线程可以继续努力地处理命令请求)。AOF文件是一个只进行追加操作的日志文件(append onlylog),因此对AOF文件的写入不需要进行seek,即使日志因为某些原因而包含了未写入完整的命令(比如写入时磁盘已满,写入中途停机,等等),redis-check-aof工具也可以 轻易地修复这种问题。
  • Redis可以在AOF文件体积变得过大时,自动地在后台对AOF进行重写:重写后的新AOF文件包含了恢复当前数据集所需的最小命令集合。整个重写操作是绝对安全的,因为Redis在创建新AOF文件的过程中,会继续将命令追加到现有的AOF文件里面,即使重写过程中发生停机,现有的AOF文件也不会丢失。而一旦新AOF文件创建完毕,Redis就会从旧AOF文件切换到新AOF文件,并开始对新AOF文件进行追加操作。

缺点:

  • 对于相同的数据集来说,AOF文件的体积通常要大于RDB文件的体积。根据所使用的fsync策略,AOF的速度可能会慢于RDB。在一般情况下,每秒fsync的性能依然非常高,而关闭fsync可以让AOF的速度和RDB一样快,即使在高负荷之下也是如此。不过在处理巨大的写入载入时,RDB可以提供更有保证的最大延迟时间(latency)。
  • AOF在过去曾经发生过这样的bug:因为个别命令的原因,导致AOF文件在重新载入时,无法将数据集恢复成保存时的原样。(举个例子,阻塞命令BRPOPLPUSH就曾经引起过这样的bug。)测试套件里为这种情况添加了测试:它们会自动生成随机的、复杂的数据集,并通过重新载入这些数据来确保一切正常。虽然这种bug在AOF文件中并不常见,但是对比来说,RDB几乎是不可能出现这种bug的。


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