Redis的用法及面试题（删除策略、企业级解决方案）

目录

一、Redis删除策略

（1）过期数据

（2）数据删除策略 

1.定时删除 

2.惰性删除

（3）逐出算法

二、企业级解决方案 

（1）缓存预热

（2）缓存雪崩 

（3）缓存击穿 （解决热点key问题）

(4)缓存穿透

三、Redis面试题 

（1）Redis采用单线程，如何保证高并发？

(2) 这样做的好处是什么？

(3)Redis的持久化方案有哪些？

（4）Redis在项目中的哪些地方有用到？

 （5）Redis实现分布式锁

 （6）如何实现数据库与缓存数据一致

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一、Redis删除策略

（1）过期数据

Redis是一种内存级数据库，所有数据均存放在内存中，内存中的数据可以通过TTL指令获取其状态

XX ：具有时效性的数据

-1 ：永久有效的数据

-2 ：已经过期的数据或被删除的数据或未定义的数据

问：过期的数据真的删除了吗？

答：不是的

（2）数据删除策略 

数据删除策略的目标：

在内存占用与CPU占用之间寻找一种平衡，顾此失彼都会造成整体redis性能的下降，甚至引发服务器宕 机或内存泄露

删除策略有：

1. 定时删除
2. 惰性删除
3. 定期删除

1.定时删除 

创建一个定时器，到时间立即删除

属于拿时间换空间，对CPU性能要求比较高

2.惰性删除

数据到达过期时间不立即删除，当下次访问的时候才会删除

属于拿空间换时间，对空间的占用比较大

3.定期删除

数据达到过期时间，隔一会儿删除一部分、隔一会儿再删一部分

这样对CPU的性能和空间都会比较友好

（3）逐出算法

当新数据进入redis时，内存不足则就要用到逐出算法了

逐出算法有两种方式：

lru:挑选最近最少使用的数据淘汰

lfu:挑选最近使用次数最少的数据淘汰

二、企业级解决方案 

（1）缓存预热

就服务器重启后请求数据过大，会出现“宕机”问题，就可以使用缓存预热。就是在系统启动前，提前将相关的缓存数据直接加载到缓存系统。避免在用户请求的时候先查询数据库，然后再将数据缓存的问题。

（2）缓存雪崩 

指在同一时间段大量的缓存key同时失效，或Redis服务宕机，导致大量请求到达数据库带来大量压力。

解决方案： 

1. 给不同的key的TTL添加随机值
2. 利用Redis集群提高服务的可用性
3. 给缓存业务添加降级限流策略
4. 给业务添加多级缓存

（3）缓存击穿 （解决热点key问题）

就是一个被高并发访问并且缓存重建业务较复杂的key突然失效了，无数的请求访问会在瞬间给数据库带来巨大的冲击。

解决方案： 

1. 互斥锁

   1. 因为锁能实现互斥性。假设线程过来，只能一个人一个人的来访问数据库，从而避免对于数据库访问压 力过大，但这也会影响查询的性能，因为此时会让查询的性能从并行变成了串行，我们可以采用tryLock方法 + double check来解决这样的问题。

2. 逻辑过期

   1. 我们之所以会出现这个缓存击穿问题，主要原因是在于我们对key设置了过期时间，假设我 们不设置过期时间，其实就不会有缓存击穿的问题，但是不设置过期时间，这样数据不就一直占用我们 内存了吗，我们可以采用逻辑过期方案。我们把过期时间设置在 redis的value中，注意：这个过期时间并不会直接作用于redis，而是我们后续 通过逻辑去处理。假设线程1去查询缓存，然后从value中判断出来当前的数据已经过期了，此时线程1去获得互斥锁，那么其他线程会进行阻塞，获得了锁的线程他会开启一个 线程去进行 以前的重构数据 的逻辑，直到新开的线程完成这个逻辑后，才释放锁， 而线程1直接进行返回，假设现在线程3过来访 问，由于线程线程2持有着锁，所以线程3无法获得锁，线程3也直接返回数据，只有等到新开的线程2把 重建数据构建完后，其他线程才能走返回正确的数据。 这种方案巧妙在于，异步的构建缓存，缺点在于在构建完缓存之前，返回的都是脏数据。

(4)缓存穿透

客户端请求的数据在缓存中和数据库中都不存在，这样缓存永远不会生效，这些请求都会打到数据库。

如图所示请求先在Redis中查找，找不到就会穿透缓存，进入到数据库中去 ，这样就会导致资源的浪费；而且我们知道数据库能够承载的并发不如redis那么高，如果有大量的请求同时来访问这种不存在的数据，就有可能会出现错误。

解决方案： 

1. 缓存空对象

缓存空对象就是哪怕这个数据在数据库中不存在，我们也把 这个数据存入到redis中去，这样下次用户来访问这个不存在的数据，那么在Redis中也能找到这个数据，就不会进入到数据库中去了，如图所示：

• 优点：实现简单，维护方便
• 缺点：

1. 额外的内存消耗
2. 可能造成短期不一致

        2.布隆过滤 

如上图所示， 布隆过滤器其实采用的是哈希思想来解决这个问题，通过一个庞大的二进制数组，走哈希思 想去判断当前这个要查询的这个数据是否存在，如果布隆过滤器判断存在，则放行，这个请求会去访问redis，哪怕此时redis中的数据过期了，但是数据库中一定存在这个数据，在数据库中查询出来这个数 据后，再将其放入到redis中， 假设布隆过滤器判断这个数据不存在，则直接返回。

• 优点：内存占用较少，没有多余key
• 缺点：实现复杂，存在误判可能

三、Redis面试题 

（1）Redis采用单线程，如何保证高并发？

Redis快的主要原因是：

1. 完全基于内存
2. 数据结构简单，对数据操作也简单
3. 使用多路 I/O 复用模型，充分利用CPU资源

(2) 这样做的好处是什么？

单线程优势有下面几点：

• 代码更清晰，处理逻辑更简单
• 不用去考虑各种锁的问题，不存在加锁释放锁操作，没有因为锁而导致的性能消耗
• 不存在多进程或者多线程导致的CPU切换，充分利用CPU资源

(3)Redis的持久化方案有哪些？

（4）Redis在项目中的哪些地方有用到？

 （5）Redis实现分布式锁

为了避免“超卖“”问题与并发问题，我们引入了分布式锁

分布式锁是一种多节点共享的同步机制，通过在多个节点之间协调访问资源，确保在同一时间只有一个节点能够获取锁并执行关键操作。在电商网站中，可以将每个商品的库存作为共享资源，使用分布式锁来控制并发访问

分布式锁的目的是保证在分布式部署的应用集群中，多个服务在请求同一个方法或者同一个业务操作的情况下，对应业务逻辑只能被一台机器上的一个线程执行，避免出现并发问题 。

分布式锁要满足的条件：

• 多进程互斥：同一时刻，只有一个进程可以获取锁
• 保证锁可以释放：任务结束或出现异常，锁一定要释放，避免死锁
• 阻塞锁（可选）：获取锁失败时可否重试
• 重入锁（可选）：获取锁的代码递归调用时，依然可以获取锁

 （6）如何实现数据库与缓存数据一致

实现方案有下面几种：

• 本地缓存同步：当前微服务的数据库数据与缓存数据同步，可以直接在数据库修改时加入对Redis的修改逻辑，保证一致。
• 跨服务缓存同步：服务A调用了服务B，并对查询结果缓存。服务B数据库修改，可以通过MQ通知服务A，服务A修改Redis缓存数据
• 通用方案：使用Canal框架，伪装成MySQL的salve节点，监听MySQL的binLog变化，然后修改Redis缓存数据（主要用途是基于 MySQL 数据库增量日志解析，提供增量数据订阅和消费）