Redis基础与应用

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1、谈下你对Redis的了解？

得分点：Redis概念、Redis优点及用途

标准回答：Redis是一款基于键值对的NoSQL数据库,与其他键值对数据库不同的是，Redis中拥有string（字符串）、hash（哈希）、 list（列表）、set（集合）、zset（有序集合）、Bitmaps（位图）、 HyperLogLog、GEO（地理信息定位）等多种数据结构，这给Redis带来了满足多种应用场景的能力，而且，Redis将所有数据放到内存中的做法让它的读写性能十分惊人。不仅如此，Redis的持久化机制保证了在发生类似断电，机械故障等情况时，内存中的数据不会丢失。此外Redis还提供了键过期、发布订阅、事务、流水线、Lua脚本等多个附加功能。总之，在合适的情况下使用Redis会大大增强系统的性能，减少开发人员工作量。

加分回答：适合Redis使用的场景：

  • 热点数据的缓存：redis访问速度快、支持的数据类型丰富,很适合用来存储热点数据。
  • 限时业务：redis中可以使用expire命令设置一个键的生存时间，到时间后redis会删除它。因此,Redis在限时业务中的表现很亮眼。
  • 计数器：incrby命令可以实现原子性的递增，所以可以运用于高并发的秒杀活动、分布式序列号的生成。
  • 排行榜：关系型数据库在排行榜方面查询速度普遍偏慢，所以可以借助redis的SortedSet进行热点数据的排序。
  • 分布式锁：这个主要利用redis的setnx命令进行，在后面的如何用Redis实现一个分布式锁中会进行详解。
  • 延时操作：redis自2.8.0之后版本提供Keyspace Notifications功能，允许客户订阅Pub/Sub频道，以便以某种方式接收影响Redis数据集的事件。
  • 分页查询、模糊查询：edis的set集合中提供了一个zrangebylex方法,通过ZRANGEBYLEX zset - + LIMIT 0 10 可以进行分页数据查询，其中- +表示获取全部数据；rangebylex key min max 这个就可以返回字典区间的数据可以利用这个特性可以进行模糊查询功能。
  • 点赞，好友等相互关系的存储：Redis set对外提供的功能与list类似是一个列表的功能，特殊之处在于set是可以自动排重的，我们可以通过这一点实现类似共同好友等功能。
  • 队列：由于redis有list push和list pop这样的命令，所以能够很方便的执行队列操作。

2、Redis为什么这么快？

重要的几点：

  1. 完全基于内存，绝大部分请求是纯粹的内存操作，内存的访问速度是磁盘的上千倍；

  2. 内置了多种优化过后的数据结构实现，性能非常高。

  3. 采用单线程，避免了多线程之间的竞争，省去了多线程切换带来的时间和性能上的开销，而且也不会导致死锁问题。

  4. 使用多路I/O复用模型，非阻塞IO。

3、Redis和Memcached的区别和共同点

  • Memcache
    • 很早出现的NoSql数据库
    • 数据都在内存中，不持久化
    • 支持简单的key-value模式，支持类型单一
    • 一般是作为缓存数据库辅助持久化的数据库。
  • Redis
    • 几乎覆盖了Memcached的绝大部分功能
    • 数据都在内存中，支持持久化，主要用作备份恢复
    • 除了支持简单的key-value模式，还支持多种数据结构的存储，比如list、set、hash、zset等
    • 一般是作为缓存数据库辅助持久化的数据库。
  • Redis 与 Memcached 共同点：
    1. 都是基于内存的数据库，一般都用来当做缓存使用。
    2. 都有过期策略。
    3. 两者的性能都非常高。
  • Redis 与 Memcached 区别：
    1. Redis 支持的数据类型更丰富（String、Hash、List、Set、ZSet），而 Memcached 只支持最简单的 key-value 数据类型；
    2. Redis 支持数据的持久化，可以将内存中的数据保持在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用，而 Memcached 没有持久化功能，数据全部存在内存之中，Memcached 重启或者挂掉后，数据就没了；
    3. Redis 原生支持集群模式，Memcached 没有原生的集群模式，需要依靠客户端来实现往集群中分片写入数据；
    4. Redis 支持发布订阅模型、Lua 脚本、事务等功能，而 Memcached 不支持；

4、为什么要用Redis作为缓存？

主要是因为Redis具备 「高性能」 和 「高并发」 两种特性。

1、Redis 具备高性能

假如用户第一次访问 MySQL 中的某些数据。这个过程会比较慢，因为是从硬盘上读取的。将该用户访问的数据缓存在 Redis 中，这样下一次再访问这些数据的时候就可以直接从缓存中获取了，操作 Redis 缓存就是直接操作内存，所以速度相当快。

image.png

如果 MySQL 中的对应数据改变的之后，同步改变 Redis 缓存中相应的数据即可，不过这里会有 Redis 和 MySQL 双写一致性的问题。

2、 Redis 具备高并发

单台设备的 Redis 的 QPS（Query Per Second，每秒钟处理完请求的次数） 是 MySQL 的 10 倍，Redis 单机的 QPS 能轻松破 10w，而 MySQL 单机的 QPS 很难破 1w。

所以，直接访问 Redis 能够承受的请求是远远大于直接访问 MySQL 的，所以我们可以考虑把数据库中的部分数据转移到缓存中去，这样用户的一部分请求会直接到缓存这里而不用经过数据库。

5、Redis除了做缓存，还能做什么？

  • 分布式锁：通过 Redis 来做分布式锁是一种比较常见的方式。通常情况下，我们都是基于 Redisson 来实现分布式锁。
  • 限流：一般是通过 Redis + Lua 脚本的方式来实现限流。
  • 消息队列：Redis 自带的 list 数据结构可以作为一个简单的队列使用。Redis 5.0 中增加的 stream 类型的数据结构更加适合用来做消息队列。它比较类似于 Kafka，有主题和消费组的概念，支持消息持久化以及 ACK 机制。
  • 延时队列：Redisson 内置了延时队列（基于 sorted set 实现的）。
  • 分布式 Session ：利用 string 或者 hash 保存 Session 数据，所有的服务器都可以访问。
  • 复杂业务场景：通过 Redis 以及 Redis 扩展（比如 Redisson）提供的数据结构，我们可以很方便地完成很多复杂的业务场景比如通过 bitmap 统计活跃用户、通过 sorted set 维护排行榜。

6、Redis可以做消息队列吗？

实际项目中也没见谁使用 Redis 来做消息队列，对于这部分知识点大家了解就好了。

先说结论：可以是可以，但不建议使用 Redis 来做消息队列。和专业的消息队列相比，还是有很多欠缺的地方。

7、Redis不适合的场景？

数据量太大、数据访问频率非常低的业务都不适合使用 Redis，数据太大会增加成本，访问频率太低，保存在内存中纯属浪费资源。

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