面试 Redis 八股文十问十答第四期

时间：2024-06-08 19:40:43

面试 Redis 八股文十问十答第四期

作者：程序员小白条，个人博客

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1）redis 的订阅发布功能有了解过吗？

Redis的订阅发布功能是一种消息通信模式，其中订阅者（subscriber）可以订阅频道（channel），发布者（publisher）向频道发布消息，订阅该频道的所有订阅者都会收到这条消息。这种模式可以用于实现实时消息传递、事件通知等功能。在Redis中，可以使用SUBSCRIBE命令订阅频道，使用PUBLISH命令向频道发布消息。

2）redis 如何实现分布式锁？

Redis可以通过SET命令的NX（如果键不存在则设置）或者XX（如果键存在则设置）选项来实现分布式锁。具体实现方法是，利用SET命令尝试在Redis中设置一个特定的键值对（锁），如果设置成功，则表示获取到了锁；如果设置失败，则表示锁已经被其他客户端获取，此时可以选择等待重试或者放弃获取锁。

3）分布式锁在未执行完逻辑之前就过期了怎么办？

如果分布式锁在未执行完逻辑之前就过期了，可以考虑使用带有自动续期功能的分布式锁实现。例如，在Redis中可以使用SET命令的EX选项（设置键的过期时间）来为锁设置一个合适的过期时间，并在每次自动续期时更新过期时间，确保逻辑执行完成前锁不会过期。同时，可以使用Lua脚本来保证获取锁和自动续期操作的原子性，避免出现竞争条件。

4）redis 的 red lock 有了解过吗？

Redlock是一个由Redis作者Salvatore Sanfilippo提出的分布式锁算法，旨在解决Redis单节点故障引发的分布式锁失效问题。Redlock使用多个独立的Redis实例来实现分布式锁，并在多个实例上进行协调来确保锁的可靠性。具体来说，Redlock通过在不同的Redis节点上尝试获取锁，并在大多数节点上成功获取锁时才认为获取成功，以此来保证锁的可靠性。

5）redis 实现分布式锁有什么问题？

尽管Redis可以通过各种方式实现分布式锁，但仍然存在一些潜在的问题：

  • 单点故障： 如果Redis节点发生故障，可能导致分布式锁失效。
  • 网络分区： 在网络分区情况下，可能导致分布式锁的不一致性。
  • 死锁： 如果获取锁的客户端在执行业务逻辑时发生了异常或者意外退出，可能导致锁无法释放，造成死锁。
  • 性能： 使用Redis分布式锁可能会增加系统的网络开销和延迟，尤其是在高并发情况下。

6）什么是缓存击穿、缓存穿透、缓存雪崩？

  • 缓存击穿： 缓存击穿是指一个存在的key在缓存失效的时刻，同时有大量的并发请求访问这个key，这些请求会击穿缓存直接访问数据库，导致数据库压力过大。
  • 缓存穿透： 缓存穿透是指查询一个不存在的数据，由于缓存没有命中，导致请求直接访问数据库。这种情况通常是因为恶意攻击或者错误的业务逻辑导致的。
  • 缓存雪崩： 缓存雪崩是指在某个时间段，大量的缓存数据同时失效，导致大量的请求直接访问数据库，造成数据库压力过大，甚至宕机的现象。

这些问题在缓存系统设计中都是需要考虑和预防的。常见的解决方案包括设置合适的缓存失效时间、使用分布式锁来保护热点数据、使用备份缓存等。

7）如何解决数据一致性问题？有哪些方案？

解决数据一致性的问题可以采用多种策略，具体取决于系统的需求和架构。以下是一些常见的方案：

  • 强一致性： 通过使用分布式事务管理，例如两阶段提交（2PC）或三阶段提交（3PC），确保数据在所有节点上同时更新。
  • 最终一致性： 采用异步复制和事件驱动的更新策略，如使用消息队列来处理数据的复制和同步。
  • 使用乐观锁或悲观锁： 通过数据库的锁机制来控制并发更新，乐观锁通常用于冲突较少的环境，而悲观锁适用于高冲突环境。
  • CRDTs（冲突无关数据类型）： 特别适合无中心化的分布式系统，能够在不需要锁和同步操作的情况下合并冲突数据。

8）redis 为什么不复用 c 语言的字符串？

Redis不复用C语言的标准字符串，主要是因为它需要更多的灵活性来处理字符串以及更多的功能。Redis使用自己的字符串实现（简称SDS, Simple Dynamic String），原因包括：

  • 二进制安全： SDS支持任意二进制数据，包括空字符’\0’，而C语言字符串以’\0’作为终结符，这限制了其能存储的数据类型。
  • 避免缓冲区溢出： SDS通过记录字符串的实际长度来避免溢出，提高安全性。
  • 减少修改字符串时的内存重分配： SDS预留额外空间来优化字符串的追加操作，减少频繁的内存分配和复制。
  • 快速长度计算： SDS存储了字符串的长度，可以在O(1)时间内获取，而C字符串需要遍历整个字符串计算长度。

9）如何快速的实现一个排行榜？

在Redis中，可以使用有序集合（sorted set）来快速实现排行榜。有序集合可以根据分数排序存储唯一元素，提供高效的插入、删除、更新和排名操作。例如，你可以使用ZADD命令添加成员和分数，使用ZRANK或ZREVRANK获取成员排名，使用ZRANGE或ZREVRANGE获取排行榜上的一段列表。

10）如何快速实现一个布隆过滤器？

Redis从5.0版本开始内置了布隆过滤器的支持，通过RedisBloom模块实现。首先需要在Redis服务器上安装RedisBloom模块。一旦安装完成，你可以使用如下命令来使用布隆过滤器：

  • BF.ADD 命令添加元素。
  • BF.EXISTS 命令检查元素是否存在。
  • BF.MADD 和 BF.MEXISTS 命令可以分别添加和检查多个元素。

这些命令允许你高效地实现布隆过滤器的基本操作，有效地避免缓存穿透问题。

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