问题:什么是redis
?
答:Redis
是一个基于内存的高性能key-value
数据库。
redis
可以用在哪些业务上?答:redis
可以做很多事情,比如:
以下是具体业务场景:
Redis
有哪些数据结构?答:Redis
是一种Key-Value
的模型,key
是字符串类型,而常说的数据结构一般是指value
的数据结构,一般包含以下类型。
String
),字典(Hash
),列表(List
),集合(Set
),有序集合(SortedSet
)。HyperLogLog
,Geo
,bitmap
Redis Module
,像 BloomFilter
,RedisSearch
,Redis-ML
。Redis
有哪些好处?答:
HashMap
,HashMap
的优势就是查找和操作的时间复杂度都是O(1)string
,list
,set
,sorted
set
,hash
redis
相比memcached
有哪些优势?答:优势如下
memcached
所有的值均是简单的字符串,redis
作为其替代者,支持更为丰富的数据类型redis
的速度比memcached
快很多redis
可以持久化其数据redis
有什么缺点?答:主要有以下四点缺点:
Redis
提供了几种数据淘汰策略?该怎么选择?答:
volatile-lru
(Least Recently Used):从已经设置过期时间的数据集中,挑选最近最少使用的数据淘汰。volatile-ttl
:从已经设置过期时间的数据集中,挑选即将要过期的数据淘汰。volatile-random
:从已经设置过期时间的数据集中,随机挑选数据淘汰。volatile-lfu
(Least Frequently Used):从已经设置过期时间的数据集中,会使用LFU算法选择设置了过期时间的键值对。allkeys-lru
:从所有的数据集中,挑选最近最少使用的数据淘汰。allkeys-random
:从所有的数据集中,随机挑选数据淘汰。no-eviction
:禁止淘汰数据,如果redis
写满了将不提供写请求,直接返回错误。注意这里的6种机制,volatile
和allkeys
规定了是对已设置过期时间的数据集淘汰数据还是从全部数据集淘汰数据,后面的lru、ttl
以及random
是三种不同的淘汰策略,再加上一种no-eviction
永不回收的策略。
图中的noeviction错写成了noevction,请注意!
使用策略规则:
allkeys-lru
allkeys-random
redis
需要把所有数据放到内存中?答: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。
Redis
是单线程的吗?答:Redis
是单线程的,主要是指Redis
的网络IO
和键值对读写是由一个线程来完成的,这也是Redis
对外提供键值存储服务的主要流程。但Redis
的其他功能,比如持久化、异步删除、集群数据同步等,其实是由额外的线程执行的。
Redis6.0
之前为什么一直不使用多线程?答:官方曾做过类似问题的回复:使用Redis时,几乎不存在CPU成为瓶颈的情况, Redis主要受限于内存和网络。例如在一个普通的Linux系统上,Redis通过使用pipelining每秒可以处理100万个请求,所以如果应用程序主要使用O(N)或O(log(N))的命令,它几乎不会占用太多CPU。
使用了单线程后,可维护性高。多线程模型虽然在某些方面表现优异,但是它却引入了程序执行顺序的不确定性,带来了并发读写的一系列问题,增加了系统复杂度、同时可能存在线程切换、甚至加锁解锁、死锁造成的性能损耗。Redis通过AE事件模型以及IO多路复用等技术,处理性能非常高,因此没有必要使用多线程。单线程机制使得 Redis 内部实现的复杂度大大降低,Hash 的惰性 Rehash、Lpush 等等 线程不安全
的命令都可以无锁进行。
Redis6.0
为什么要引入多线程呢?答:Redis将所有数据放在内存中,内存的响应时长大约为100纳秒,对于小数据包,Redis服务器可以处理8万到10万QPS,这也是Redis处理的极限了,对于80%的公司来说,单线程的Redis已经足够使用了。
但随着越来越复杂的业务场景,有些公司动不动就上亿的交易量,因此需要更大的QPS。常见的解决方案是在分布式架构中对数据进行分区并采用多个服务器
,但该方案有非常大的缺点,例如要管理的Redis服务器太多,维护代价大;某些适用于单个Redis服务器的命令不适用于数据分区;数据分区无法解决热点读/写问题;数据偏斜,重新分配和放大/缩小变得更加复杂等等。
从Redis自身角度来说,因为读写网络的read/write系统调用占用了Redis执行期间大部分CPU时间,瓶颈主要在于网络的 IO 消耗, 优化主要有两个方向:
协议栈优化的这种方式跟 Redis 关系不大,支持多线程是一种最有效最便捷的操作方式。所以总结起来,redis支持多线程主要就是两个原因:
答:Redis6.0
的多线程默认是禁用的,只使用主线程。如需开启需要修改redis.conf
配置文件:io-threads-do-reads yes
答:开启多线程后,还需要设置线程数,否则是不生效的。同样修改redis.conf
配置文件 关于线程数的设置,官方有一个建议:4核的机器建议设置为2或3个线程,8核的建议设置为6个线程,线程数一定要小于机器核数。还需要注意的是,线程数并不是越大越好,官方认为超过了8个基本就没什么意义了。
友情提示: 在Redis6.0中进行多线程性能测试中,如果使用redis-benchmark工具,需要加上
--threads
参数,指定使用几个线程,同时Redis.conf中开启io-threads-do-reads yes
答:Redis 作者 antirez 在 RedisConf 2019分享时曾提到:Redis 6 引入的多线程 IO 特性对性能提升至少是一倍以上。国内也有大牛曾使用unstable版本在阿里云esc进行过测试,GET/SET 命令在4线程 IO时性能相比单线程是几乎是翻倍了。
测试环境:
阿里云 Ubuntu 18.04,8 CPU 2.5 GHZ, 8G 内存,主机型号 ecs.ic5.2xlarge Redis
阿里云 Ubuntu 18.04,8 CPU 2.5 GHZ CPU, 8G 内存,主机型号 ecs.ic5.2xlarge
测试结果:详见:zhuanlan.zhihu.com/p/76788470
详见:zhuanlan.zhihu.com/p/76788470
答:如图
流程简述如下:
图片
该设计有如下特点:
答:从上面的实现机制可以看出,Redis的多线程部分只是用来处理网络数据的读写和协议解析,执行命令仍然是单线程顺序执行。所以我们不需要去考虑控制 key、lua、事务,LPUSH/LPOP 等等的并发及线程安全问题。
Redis
线程中经常提到IO
多路复用,如何理解?这是IO模型的一种,即经典的Reactor设计模式,有时也称为异步阻塞IO。
多路指的是多个socket连接,复用指的是复用一个线程。多路复用主要有三种技术:select,poll,epoll。epoll是最新的也是目前最好的多路复用技术。采用多路 I/O 复用技术可以让单个线程高效的处理多个连接请求(尽量减少网络IO的时间消耗),且Redis在内存中操作数据的速度非常快(内存内的操作不会成为这里的性能瓶颈),主要以上两点造就了Redis具有很高的吞吐量。
redis
如何做到高可用?答:redis
具备的高可用,其实包含两层含义:一是数据尽量少丢失,二是服务尽量少中断。对于前者redis
使用AOF
和RDB
两种持久化方式保证,对于后者Redis
的做法就是增加副本冗余量,将一份数据同时保存在多个实例上。