Redis面试深度解析：数据结构、高并发与集群技术

Redis面试专题深入解析： Redis与Memcached是两种广泛使用的键值存储系统，它们在高并发场景下各有优劣。首先，让我们探讨两者的主要区别： 1. **数据结构支持**：Redis不仅提供基本的Key-Value对存储，还支持列表、集合、哈希、有序集合等多种数据结构，这使得它在处理复杂数据操作时更具灵活性。 2. **内存管理与持久化**：Redis可以利用虚拟内存，允许存储超出物理内存的数据，而Memcached主要依赖于内存。Redis支持AOF（Append Only File）和RDB（Redis Database）两种持久化机制，即使服务器崩溃也能通过这些方式进行数据恢复。此外，Redis还支持主从复制，通过快照和二进制日志实现数据同步，增强了高可用性。 3. **功能扩展**：Redis作为一款全能型缓存，可用于消息队列、缓存、计数器等场景，Memcached则更侧重于纯粹的键值对缓存。Redis的集群模式（如Redis Cluster）提供了自动数据分片，使得大规模数据分布更为高效，而客户端分片（如Twemproxy和Codis）、路由查询分片以及内置的Cluster模式，提升了数据的横向扩展能力。 4. **分布式锁实现**：Redis设计了一种简单的分布式锁机制，通过`SETNX`、`GET`和`GETSET`命令实现原子性，线程A尝试获取锁并设置超时时间，线程B检查锁是否过期再决定是否竞争。虽然Zookeeper（zk）也可用于分布式锁，但Redis的实现更为轻量级，适合对性能要求较高的场景。Zookeeper提供了更全面的服务，如命名空间管理、配置管理等，但其开销相对较大。 5. **一致性与扩展性**：Memcached采用多线程模型，但这可能导致缓存一致性问题和额外的锁竞争，从而降低性能。相比之下，Redis的单线程设计虽然牺牲了一些并发性能，但在高并发情况下，由于避免了线程切换带来的开销，可能会表现得更高效。Redis的主从复制和集群模式确保了数据的一致性和可扩展性。 Redis在数据结构、持久化、功能扩展和性能优化等方面具有优势，使其在某些场景下更适合高并发需求。然而，选择哪种工具还需根据具体应用的需求和性能指标来决定。