秋招突击——第八弹——Redis是怎么运作的

引言

• 差不多花了两天把redis给过了，早上也只背了一半，完成回去的时候，在背一会，还有健身的时候在听一会。加油，完成不要睡太晚了，早上起不了，还容易做噩梦。

正文

Redis在内存中是怎么存储的

dict字典的存储结构

添加元素

• 这个字典对应一下存储结构
  

过期字典

• 这里所有的key都是指向内存的某一个对象
  

面试重点

set a b 这个数据的存储结构是怎么样的？

• redis存储是字典结构，set a b之后，a会放在字典对应的偏移位置，b作为对应的value进行存储。

过期的信息会存储在哪里？

• 如果添加了某一个元素的过期时间，则会立马将key添加到过期字典中，并存储对应的时间戳。

有个key过期事件后，那么既在字典还是过期字典，会有两份吗

• 这里保存的都是指针，对象的指针，不会重复占用内存。

Redis是单线程还是多线程

• 执行始终是单线程

为什么用单线程

• redis的瓶颈是IO操作，并不是CPU操作，基于这个投入产出比，还是使用的单线程。

为什么单线程还这么快？

• 高效的数据结构，保证了访问速度
• I/O多路复用

Reactor模型

• 针对命令可以执行之后，就阻塞，不再管他，这里使用事件通知epoll模式解决不同步的问题。

• 每一个请求都会触发，触发之后就会发送到对应的句柄，进行处理。

面试重点

redis是单线程还是多线程

• 核心处理逻辑，Redis一直是单线程的;某些异步流程从4.0开始用多线程，如UNLINK、FLUSHALL ASYNC等非阻塞操作网络I0解包从6.0开始用的都是多线程

为什么使用单线程

• 瓶颈在I/0不是CPU，这种情况下，选择多线程成本和复杂性高，综合投入产出比，所以选择了单线程

为什么单线程还那么快？

• Redis是内存数据库，内存操作本身就很快
• 同时Redis选了高效的数据结构，很多对象底层有多种实现以应对不同的场景，追求性能的极致。
• 最后Redis采用了多路复用的机制，使其在网络10操作中能并发处理大量的客户端请求，实现高吞吐量

内存满了怎么办？

• 超过了操作系统最大的存储范围时，再继续添加数据
• 总共有8种淘汰策略

LRU算法

• 最近最久未使用的数据优先被淘汰
• 成本：双链表，巨大内存消耗
• redis选择近似LRU算法，方式消耗更多内存
  • 每次随机选择特定数量的数据，在选中的数据中最不常用的淘汰
• 为了提高效率，这里选择维护随机池，大小是16个
  
• 经过验证，是有效的！
• 缺陷
  • 只管最近访问时间，不会考虑频率
    

LFU算法

• 针对LRU的仅考虑访问时间的缺点，做的改良
  • LFU同时记录访问的频率还有上一次访问的时间戳

• 决定效果是访问计数：
  • 根据当前时间和上一次访问时间戳，计算衰减系数
  • 如果被访问到，访问计数有概率增加，100之前每一次访问都会加1，如果超过一百，每次有一定的概率增加1

难度调节

面试重点

Redis有几种内存回收策略
内存回收，什么时候发起

• 每次读写的时候，都会检查是否需要释放内存，如果需要，就会触发。

介绍一下LRU回收算法

• 近似LRU算法，是否需要我继续往下讲讲？
• 没有淘汰池的情况
• 增加淘汰池的情况

什么是LFU算法

• 将访问频率也加入到影响因素中，同时记录访问计数和上一次访问的时间戳。

持久化介绍

是什么？

• 遇到崩溃重启时，原来已有的数据在重启之后，能够重新恢复。
• 具有一下几种方式
  • RDB快照
  • AOF日志

RDB和AOF的区别

• AOF是先写进缓冲区，最后再刷盘，在这段时间会有问题
  
  加载策略
  
• 不要把潜在的问题埋起来，要暴露出来

面试重点

Redis为什么要持久化

• 定义 + 场景

RDB和AOF的区别

• 本质：快照和日志
• 安全性：在于丢失的文件多少
• 恢复速度：RDB二进制文件，恢复速度更快
• 操作的开销

RDB和AOF应该如何选择

• 混合持久化，尽量保证数据安全
• 接受分钟级别的丢失，那就RDB
• 不能只选择的AOF，这样不安全

同时加载AOF和RDB，启动时，会用哪个

• 只会用AOF，既然开启了AOF，想要保证数据丢失少。即使没有AOF文件，也会创建一个空库，暴露出对应的问题。

RDB持久化

• RDB保存到磁盘的文件后缀是RDB

开启RDB

• 900秒内，有一次操作，会进行RDB的备份
• 一分钟内，有一万次操作，也会执行RDB
  
• 使用命令，进行持久化
  • 顶时持久化的模式，是采用后台持久化

RDB写入流程到底是怎么样的？

• 先调用fork创建子进程，子进程将数据写入临时文件，然后替代原来的文件，实现写时复制。
  
• 父进程fork创建子进程实现RDB新的创建
  

写时复制

• 如果fork一条数据后，这个数据是两份吗？并不是，谁写谁复制下，写的时候复制。
• 谁来更改，谁来复制一份。
• 子进程不会接受命令的，触发写时复制的，一定是父进程。

面试重点

RDB是什么？解决了什么问题？

• 二进制形式的快照

RDB怎么开启

• 定时（后台持久化）和主动命令

RDB对主流程有什么影响

RDB写入流程是什么？写时复制的机制。

AOF日志

开启AOF

怎么写入AOF

AOF刷盘策略

• 不同写回策略的问题
  

AOF重写

面试重点

AOF是默认开启的吗

• RDB是默认开启，AOF是不是

AOF重写是解决什么问题的

• 重写是用于解决AOF不断膨胀问题，随着命令越来越多，AOF文件越来越大但是很多数据其实不一定都是还有意义的，比如原来seta3，后面又有个seta100，那么前者就不需要再继续了。重写就是通过当前状态，重新生成最新的AOF操作命令记录的过程。

AOF重写流程

总结

• 这里的RDB持久化看的有点懵，这个写时复制在背操作系统的时候看过，但是没理解，现在看还是没有理解。
• 先背着，后续有时间再往下继续看，时间不多了，得继续加快进度。