1.Redis的内存回收机制

这里需要介绍Redis的近似LRU算法了，它和常规的LRU算法不一样。近似LRU算法通过随机采样淘汰数据，每次随机出5个key，选择最近最少使用的那个进行淘汰。Redis为每个key存储一个24bit的字段，用于存储该key最后一次被访问的时间。

那为什么不使用标准的LRU算法呢？

因为标准LRU需要占更多的内存，标准LRU采用链表，除了kv外，每个node需要保存前后node的地址。

扩展：Redis 3.0对近似算法做了优化：新算法会维护一个候选池（大小为16），池中的数据根据访问时间进行排序，第一次随机选取的key都会放入池中，随后每次随机选取的key只有在访问时间小于池中最小的时间才会放入池中，直到候选池被放满。当放满后，如果有新的key需要放入，则将池中最后访问时间最大（最近被访问）的移除。

Redis4.0采用LFU，网上资料很多，这里不再赘述。

2. Redis的key失效机制

Redis的key失效机制有两种：被动方式和主动方式。

被动方式：当客户端尝试访问该key，如果发现key已经失效了则删除该key，并由服务器告诉客户端已经失效了。

主动方式：存在一些过期key，且客户端不再访问。Redis不会遍历所有的key，这样太浪费时间了，Redis会随机抽取一些key进行校验，如果失效了就删除淘汰。

3. 如何用Redis实现分布式锁

分布式锁是用于分布式环境下并发控制的一种机制，用于控制某个资源在同一时刻只能被一个应用所使用。如下图所示：

先拿setnx来抢锁，然后同expire给锁加一个过期时间防止忘记释放。

对应的命令是SET lock_key unique_value NX PX 10000.

• lock_key 就是 key 键；
• unique_value 是客户端生成的唯一的标识，区分来自不同客户端的锁操作；
• NX 代表只在 lock_key 不存在时，才对 lock_key 进行设置操作；
• PX 10000 表示设置 lock_key 的过期时间为 10s，这是为了避免客户端发生异常而无法释放锁。

分布式锁的优点：

• 性能高效
• 实现方便，很多研发直接用redis来实现分布式锁。
• 避免单点故障

缺点：

• 超时时间不好设置。如果锁的超时时间设置过长，会影响性能，如果超时时间过短就保护不到共享资源。解决方案：写一个守护线程，然后去判断锁的情况，当锁快失效的时候，再次进行续约加锁，当主线程执行完成后，销毁续约锁即可，不过这种方式实现起来相对复杂。
• Redis主从模式中，数据是异步复制的，这样导致分布式锁不可靠。如果在 Redis 主节点获取到锁后，在没有同步到其他节点时，Redis 主节点宕机了，此时新的 Redis 主节点依然可以获取锁，所以多个应用服务就可以同时获取到锁。

参考：面试官：如何用 Redis 实现分布式锁？

4. Redis真的是单线程吗

单线程指【接收和处理客户请求】由单个线程完成。但其实redis还有其它的线程：

• Redis 2.6，会在后台启动两个线程，分别处理关闭文件、AOF刷盘这两个任务；
• Redis 4.0 在以后，新增了一个线程，专门用于异步内存释放（lazyfree）。

5. Redis是单线程的，为何如此高效

• Redis是基于内存操作，采用高效的数据结构。CPU不可能是Redis的瓶颈，Redis瓶颈更有可能是内存或者网络带宽。
• Redis采用单线程可以避免线程之间资源竞争，减少线程上下文切换带来的性能开销。
• Redis采用I/O多路复用来监听多个套接字，文件事件处理器既实现了高性能的网络通信模型，又可以很好地与Redis服务器中其他同样以单线程运行的模块进行对接，这保持了Redis内部单线程设计的简单性。

6. 请你回答以下Memcached和Redis的区别？

Memcached是内存中的键值存储，最初用于缓存。它的设计十分简单 ，并且容易部署。它有内置的 API，提供分布在多台机器上的非常大的哈希表，并使用内部内存管理来提供更高的效率。

MemcacheD 仅支持 String 数据类型。Redis支持几乎所有类型的数据结构，如字符串，散列，列表，集合，带有范围查询的排序集，位图，超级日志和通过半径查询的地理空间索引。Redis 还可用于用作 pub / sub 的消息传递系统。

Memcached不使用持久化数据。而Redis 可以处理持久数据。默认情况下，它定期将数据同步到磁盘。

Memcached不支持复制，而redis采用主从复制。

MemcacheD 非常适合处理高流量场景。它可以一次读取许多信息，并在很长的响应时间内返回。Redis 既不能处理读取时的高流量，也不能处理繁重的写入。

Memcached的key最大长度250，而Redis为最多2GB。

7. 请你回答一下MongoDB和Redis区别

MongoDB是遵从文档存储结构最流行的NoSQL数据库之一。

内存管理机制上，Redis数据全部存在内存，定期写入磁盘，当内存不够时，可以选择指定的LRU算法删除数据。MongoDB 数据存在内存，由 linux系统 mmap 实现，当内存不够时，只将热点数据放入内存，其他数据存在磁盘。

支持的数据结构上：Redis 支持的数据结构丰富，包括hash、set、list等。

MongoDB 数据结构比较单一，但是支持丰富的数据表达，索引，最类似关系型数据库，支持的查询语言非常丰富。

8. 什么是缓存穿透？什么是缓存雪崩？什么是缓存击穿？如何避免？

缓存穿透指：大量请求不存在的key导致服务器必须绕过redis去后台数据库查找数据，造成很大的压力。

如何避免：最好方法是使用bloom filter这种过滤器，如果key不存在直接返回。或者缓存空对象。

缓存雪崩：当缓存服务器重启或者大量缓存在同一个时间段失效，这样会给后端系统带来很大的压力，导致服务器崩溃。

如何避免：1：在缓存失效后，通过加锁或者队列来控制读数据库写缓存的线程数量。比如对某个key只允许一个线程查询数据和写缓存，其他线程等待。

2：做二级缓存，A1为原始缓存，A2为拷贝缓存，A1失效时，可以访问A2，A1缓存失效时间设置为短期，A2设置为长期

3：不同的key，设置不同的过期时间，让缓存失效的时间点尽量均匀。

缓存击穿：一个存在的key，在缓存过期的瞬间，同时有大量请求，导致对DB访问暴增。

如何避免：设置热点数据永不过期，或者设置互斥锁。

参考资料：缓存雪崩、击穿、穿透，该如何避免？-云+社区-腾讯云