Redis面试深度解析：单线程优势与集群实现

"Redis面试专题.pdf" Redis 是一种高性能的键值存储系统，常用于缓存和数据库场景。相比 Memcached，Redis 提供了更丰富的数据结构，如字符串、哈希、列表、集合和有序集合等，使得它在数据处理上更加灵活。此外，Redis 支持虚拟内存、持久化（RDB 和 AOF）、以及主从复制，以确保数据安全和高可用性。在高并发环境下，Redis 的单线程模型往往比 Memcached 更高效，因为避免了多线程竞争锁导致的性能开销。 主从复制是 Redis 实现数据备份和故障恢复的一种方式。主节点会定期将内存中的数据快照发送给从节点，从节点接收后将数据恢复到其内存中。随后，主节点通过二进制日志（又称 Append Only File, AOF）的方式，将后续的写操作同步到从节点，保持数据一致性。这种方式使得从节点能实时跟上主节点的数据变化。 Redis 集群模式进一步增强了扩展性和容错性。Redis 集群采用分片（Sharding）策略，数据被分散到多个节点上。有三种常见的分片方式： 1. **客户端分片**：客户端根据某种规则（如哈希函数）决定数据存储在哪个节点。 2. **基于代理的分片**：使用中间代理服务器（如 Twemproxy 或 Codis）处理数据分发。 3. **路由查询分片**：如 Redis-Cluster，它自身内置了分片功能，通过虚拟槽（Virtual Slots）分配数据，每个节点负责一部分槽，槽的分配可以在初始化时或动态调整。 Redis-Cluster 中，所有节点共同维护一个包含 16384 个槽的哈希表，节点通过位掩码来标记自己负责哪些槽。当需要添加或删除节点时，只需重新分配槽到其他节点，保持数据的连续性。 在分布式锁的设计上，Redis 提供了一种实现方式。线程尝试使用 `SETNX` 命令设置键，并设置一个超时时间，成功设置则获取锁。其他线程在检查锁未超时时，会等待；否则，尝试更新锁的超时时间，利用 `GETSET` 返回的旧值来判断是否已超时并获取锁。这种方法依赖于 Redis 的原子操作，保证了锁的正确性。 使用 ZooKeeper（ZK）也能实现分布式锁，ZK 的特点是强一致性，它通过 watches 监视节点状态，当节点状态变化时通知客户端。客户端通过创建临时顺序节点并监听父节点，根据节点顺序判断是否获取锁。ZK 的实现相比 Redis 分布式锁可能更复杂，但提供了更强大的分布式协调能力，适合需要高度一致性的场景。 Redis 和 ZooKeeper 在实现分布式锁上有各自的优缺点：Redis 方案简单且性能高，而 ZooKeeper 强调一致性但实现相对复杂。选择哪种方案取决于具体的应用场景和需求。