Redis高可用与数据结构详解：面试必备知识点

Redis是一个高效、内存驱动的键值存储系统，被广泛应用于缓存、消息队列、排行榜等场景。它的主要功能包括： 1. **哨兵与复制**：为了应对Redis服务器意外宕机的情况，Redis提供了哨兵（Sentinel）和复制（Replication）机制。哨兵是一个监控工具，可以管理多个Redis实例，确保高可用性。当主服务器出问题时，哨兵会自动将备份切换到活动状态，实现故障转移。复制功能则允许主服务器将数据同步到备份服务器，提高数据冗余。 2. **事务支持**：Redis支持简单的事务处理，即一次执行多个命令并保证它们要么全部成功要么全部失败，但不支持复杂的跨命令逻辑。对于需要复杂逻辑的场景，可以借助Lua脚本在服务端执行。 3. **Lua脚本**：Lua脚本在Redis中用于执行复杂的逻辑操作，可以在事务的基础上进行更高级的操作，如业务规则验证、计数器更新等。 4. **持久化**：Redis通过RDB（快照）和AOF（逐条记录）两种方式实现数据持久化，将内存中的数据定期保存到磁盘，防止缓存数据丢失。 5. **集群解决方案**：早期的Redis集群扩展依赖于第三方工具如twemproxy和codis，但官方提供的Redis Cluster提供了原生的分布式支持。集群通过分片和哈希槽来管理数据，实现了水平扩展，避免了单点故障和性能瓶颈。 关于数据类型，Redis支持以下五种： - **String（字符串）**：基本的数据类型，最大可存储512MB，是二进制安全的，适合存储各种类型的数据。 - **List（列表）**：有序的字符串集合，允许在两端添加或删除元素。 - **Set（集合）**：无序的元素集合，不允许重复，常用于去重操作。 - **Sorted Set（有序集合）**：带有分数的集合，元素有序且无重复，支持范围查询。 - **Hash（哈希表）**：存储键值对的数据结构，便于存储结构化数据。 Redis之所以采用单线程设计，主要有以下原因： - **简化架构**：单线程避免了多线程带来的锁竞争和上下文切换开销，简化了实现和维护。 - **性能优化**：由于没有线程切换，Redis可以充分利用CPU资源，处理请求的速度更快。 - **一致性保证**：由于是单线程，所有操作顺序执行，避免了并发问题可能导致的数据不一致。 尽管单线程限制了Redis的并发能力，但在许多场景下，其高性能和简单性使得这种设计成为优势。然而，现代Redis版本引入了非阻塞I/O操作和连接池，一定程度上缓解了单线程带来的限制。