Redis面试深度解析：对比Memcached、主从复制与集群实现

Redis是一种高性能的键值数据库，常用于数据缓存、消息队列等场景。与Memcached相比，Redis提供了更丰富的数据结构，如字符串、哈希、列表、集合、有序集合等，这使得Redis在某些场景下能更好地适应业务需求。此外，Redis支持虚拟内存、持久化（RDB和AOF）以及主从复制，增强了其在高可用性方面的表现。而在高并发情况下，Redis的单线程模型避免了多线程带来的上下文切换和竞态条件，从而提高了处理速度。 Redis的主从复制是通过主节点创建数据快照并发送给从节点实现的，之后主节点的新数据通过命令日志同步给从节点。这种方式保证了数据的一致性，并且可以通过读写分离来提高系统性能。 Redis的集群模式主要通过Redis Cluster实现，采用无中心的分片策略。Cluster将数据分散到多个节点，每个节点管理一部分槽（slot），槽的数量固定为16384。每个键根据哈希函数映射到特定的槽，然后由负责该槽的节点提供服务。添加或删除节点时，槽的分配可以动态调整，以保持系统的平衡。 设计分布式锁时，Redis是一个常见的选择。实现思路通常包括以下步骤： 1. 使用`SETNX`命令尝试设置锁，附带一个超时时间，成功设置则获得锁。 2. 其他线程尝试获取锁时，通过`GET`检查锁是否已超时。 3. 如果锁已超时，使用`GETSET`更新锁的超时时间，同时获取旧的超时时间，判断是否被其他线程更新过。 使用Zookeeper也可以实现分布式锁，主要利用ZK的临时节点和Watcher特性： 1. 创建一个临时节点表示锁，创建失败表示锁已被占用。 2. 当持有锁的节点消失（会触发Watcher事件）时，其他等待的节点可以尝试获取锁。 Redis和Zookeeper实现分布式锁的区别在于： - Redis分布式锁基于单线程模型，原子性操作更简单，但需要考虑锁自动释放的问题，防止死锁。 - Zookeeper分布式锁通过临时节点和Watcher，保证了锁的公平性和可重入性，但性能相对较低，因为涉及到网络通信和ZK服务器的状态维护。 Redis和Zookeeper在实现分布式锁上各有优劣，选择哪种取决于具体的应用场景和需求。