Redis 是一个高性能的键值对存储系统，广泛用于缓存、消息队列、分布式锁等应用场景。在面试中，面试官会关注 Redis 的基本概念、内部原理、性能优化、实际应用等方面。

1. Redis 是什么？它的应用场景有哪些？

Redis 是一个开源的高性能的键值对存储数据库，具有以下特点：

• 内存存储：数据存储在内存中，读取和写入速度非常快。
• 持久化支持：通过 AOF（Append Only File）和 RDB（Redis DataBase）两种方式，支持数据持久化。
• 支持数据结构：除了简单的字符串类型，Redis 还支持如哈希、列表、集合、有序集合等复杂的数据结构。

应用场景：

• 缓存：减少数据库负载，提高应用响应速度。常用于热门数据缓存、页面缓存等。
• 消息队列：通过 Redis 的 LPUSH、BRPOP 等命令，能实现高效的消息队列功能。
• 分布式锁：通过 SETNX 等命令，Redis 可以实现分布式锁，避免并发问题。
• 实时分析：利用 Redis 提供的有序集合，可以进行实时数据统计和排序。
• 计数器/限流：Redis 可以用于实现网站访问次数、API 请求次数的计数器和限流器。

2. Redis 和 Memcached 有什么区别？

Redis 和 Memcached 都是高性能的内存缓存系统，但它们有以下主要区别：

• 数据类型：Redis 支持多种数据结构，如字符串、哈希、列表、集合、有序集合等；而 Memcached 仅支持简单的键值对。
• 持久化：Redis 支持持久化，可以将内存中的数据保存到磁盘，而 Memcached 不支持持久化，数据只能保存在内存中。
• 内存管理：Redis 内存管理更智能，支持多种内存淘汰策略，并且支持使用磁盘作为后备存储。而 Memcached 使用 LRU 淘汰策略，并且内存管理较为简单。
• 性能：Redis 在性能上通常稍逊于 Memcached，尤其是在处理复杂数据结构时，但是 Redis 依然在大多数场景下提供了非常高的性能。

3. Redis 的持久化方式有哪些？

Redis 提供了两种持久化方式：

1. RDB（Redis DataBase）快照持久化：
2. 定期将数据从内存写入磁盘，生成快照文件（dump.rdb）。
3. 优点：性能较好，适合在应用启动时加载大量数据。
4. 缺点：存在数据丢失的风险，因为数据是以快照的方式存储的，最后一次保存的时间和崩溃时间可能存在差距。
5. 配置：
6. save 900 1 save 300 10 save 60 10000
7. AOF（Append Only File）追加日志持久化：
8. 将所有写命令追加到日志文件中，持久化数据。
9. 优点：数据丢失的风险较小，可以通过日志回放恢复数据。
10. 缺点：写性能较低，文件较大。
11. 配置：
12. appendonly yes appendfsync everysec

Redis 还支持 混合持久化，即同时启用 RDB 和 AOF。

4. Redis 中的 Key-Value 数据存储是如何工作的？

在 Redis 中，数据以键值对的形式存储，Redis 是一个内存数据库，所有数据都存储在内存中。数据的读取和写入速度非常快。

• 键的类型：Redis 支持多种数据类型，除了常见的字符串（String）外，还支持列表（List）、集合（Set）、有序集合（Sorted Set）、哈希（Hash）等。
• 键的生命周期：每个键都有一个生命周期，可以设置过期时间（TTL），Redis 会自动删除过期的键。

5. Redis 的数据结构有哪些？

• String：最基本的数据类型，类似于键值对，可以存储任何类型的数据（如文本、整数、浮点数等）。
• List：列表，按插入顺序排序，支持从列表两端插入和删除元素，常用于消息队列。
• Set：集合，元素无序且唯一，支持集合的并、交、差等操作。
• Hash：哈希表，适用于存储对象类型的数据，类似于 Java 中的 Map。
• Sorted Set：有序集合，每个元素都有一个分数，集合中的元素按分数排序，常用于排行榜等场景。

6. Redis 如何实现高可用和分布式？

Redis 提供了以下机制来实现高可用和分布式：

• 主从复制（Master-Slave Replication）：Redis 可以配置一个主节点和多个从节点，从节点会同步主节点的数据，从节点可用作备份，提升读取性能。
• 哨兵（Sentinel）：Redis Sentinel 提供自动故障转移功能，能够监控 Redis 实例，检测主节点是否故障并自动将一个从节点提升为主节点。
• 集群（Cluster）：Redis Cluster 提供分布式存储功能，将数据分片到多个节点上。每个节点只存储一部分数据，通过哈希槽来分配数据。

7. Redis 的事务是如何工作的？

Redis 支持事务操作，使用的是 MULTI、EXEC、DISCARD 和 WATCH 四个命令来实现事务：

• MULTI：标记事务的开始。
• EXEC：执行事务中的所有命令。
• DISCARD：取消事务中的所有命令。
• WATCH：监视某个键，在事务开始前监视键，如果键发生变化，事务将被取消。

Redis 的事务是一个简单的队列，所有的命令会按顺序执行，但 Redis 事务并不像传统关系型数据库那样支持 ACID。

8. Redis 如何保证数据的高并发和性能？

• 单线程模型：Redis 采用单线程模型，通过事件循环和非阻塞 I/O 实现高并发，避免了线程上下文切换带来的性能损耗。
• 异步复制：Redis 的主从复制是异步的，即主节点写操作不需要等待从节点确认，大大提升了性能。
• 数据结构优化：Redis 内部的多种数据结构（如跳表、哈希表、链表等）经过高度优化，能够高效地进行数据存储和访问。
• 持久化优化：Redis 提供了 AOF 和 RDB 两种持久化策略，且能够根据业务需求灵活配置，保证数据的持久化同时不影响性能。

9. Redis 的常见命令有哪些？

• 字符串操作：SET key value：设置键值对。GET key：获取键对应的值。INCR key：对键值进行自增。
• 列表操作：LPUSH key value：向列表左侧推送元素。LRANGE key start stop：获取列表指定范围的元素。RPOP key：从列表右侧弹出元素。
• 集合操作：SADD key member：向集合添加成员。SMEMBERS key：获取集合所有成员。SPOP key：随机移除并返回集合中的一个元素。
• 哈希操作：HSET key field value：设置哈希表中的字段值。HGET key field：获取哈希表中字段的值。HGETALL key：获取哈希表中的所有字段和值。
• 有序集合操作：ZADD key score member：向有序集合添加成员，成员按分数排序。ZRANGE key start stop：获取有序集合中指定范围的成员。