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Redis

Redis 是基于内存的高性能 K-V 数据库，全栈面试中「缓存三兄弟 + 分布式锁」是绝对高频。

面试题：Redis 为什么快？

  • 纯内存操作，避免磁盘 IO。
  • 单线程模型（极其关键）：Redis 的命令执行和 Node.js 的 V8 引擎一样，都是单线程的！这彻底避免了多线程上下文切换的开销，也完全不需要考虑各种繁琐的“锁”机制。
  • 基于多路复用的 IO 模型：和 Node.js 底层的 epoll/kqueue 如出一辙，Redis 使用 I/O 多路复用技术并发处理海量网络连接，这也是为什么单线程能扛住高并发网络请求的核心大杀器。
  • 高效的数据结构（如跳表、压缩列表、ziplist/listpack）。

面试官追问：“Redis 和 Node.js 都是单线程 + 异步 I/O，它们的设计哲学有什么异曲同工之妙？”

  • 共同点 1：扬长避短，极致利用 CPU 缓存。无论是 Node.js 执行 JS 还是 Redis 执行命令，纯内存计算都是极快的。单线程可以避免 CPU 在不同线程间切换，从而让 CPU 缓存（L1/L2 Cache）的命中率达到最高。
  • 共同点 2：非阻塞网络 I/O 扛并发。它们都没有为每个网络连接创建一个线程，而是把“等待网络数据”这件事交给了操作系统的多路复用机制（epoll），主线程只负责“处理就绪的事件”。
  • 共同点 3：遇到耗时任务都会“外包”出去。
    • Node.js 遇到耗时的文件读写或加密计算，会丢给 libuv 的后台线程池处理。
    • Redis 6.0 之后引入了多线程，但仅仅是用来处理网络数据的读写（解析请求/回写响应），因为网络 I/O 成了内存操作的瓶颈。但请注意，Redis 的核心命令执行依然是严格的单线程！此外，Redis 处理耗时的删除操作（如 UNLINK 大 Key），也会丢给后台的异步线程去回收内存。

数据结构与应用场景​

类型底层典型场景
StringSDS缓存、计数器（INCR）、分布式锁、限流
Hashziplist / hashtable存对象（用户信息）
Listquicklist消息队列、最新列表
Setintset / hashtable去重、共同好友（交并差集）
ZSet（有序集合）ziplist / 跳表排行榜、延时队列、带权重排序
Bitmap / HyperLogLog / GEO-签到统计、UV 去重计数、地理位置

持久化​

面试题：RDB 和 AOF 的区别？

  • RDB：定时把内存快照写入磁盘（二进制）。优点：文件小、恢复快；缺点：会丢失最后一次快照之后的数据。
  • AOF：记录每条写命令（追加）。优点：数据安全（可配置每秒 fsync）；缺点：文件大、恢复慢。
  • 混合持久化（4.0+）：AOF 重写时以 RDB 格式写全量 + 增量 AOF 命令，兼顾两者。生产常用 RDB + AOF。

过期与淘汰​

  • 过期删除策略：惰性删除（访问时才检查过期）+ 定期删除（周期性随机抽查），二者结合。
  • 内存淘汰策略（maxmemory-policy）：内存满时如何淘汰。常用 allkeys-lru（所有 key 按 LRU 淘汰）、allkeys-lfu（按访问频率）、volatile-ttl（淘汰最快过期的）、noeviction（不淘汰，写报错）。

缓存三兄弟（必考）​

面试题：缓存穿透、击穿、雪崩的区别和解决方案？

问题现象解决方案
穿透查询不存在的数据，每次都打到 DB（常见于恶意攻击）① 缓存空值（带短过期）；② 布隆过滤器拦截不存在的 key
击穿某个热点 key 过期瞬间，大量并发同时打到 DB① 热点 key 不过期/逻辑过期；② 互斥锁，只让一个请求重建缓存
雪崩大量 key 同时过期 或 Redis 宕机，请求全打到 DB① 过期时间加随机值，分散失效；② 多级缓存；③ 限流降级 + Redis 高可用（集群/哨兵）

缓存一致性​

面试题：如何保证缓存与数据库的一致性？

主流方案是 Cache Aside（旁路缓存）+ 先更新数据库，再删除缓存：

  • 读：先读缓存，没有则读 DB 并写回缓存。
  • 写：先更新 DB，再删除缓存（而不是更新缓存）。
  • 为什么是「删除」不是「更新」？避免并发写导致脏数据，且延迟加载更高效。
  • 删除失败的兜底：延迟双删、消息队列重试、订阅 binlog（如 Canal）异步删缓存。

分布式锁​

面试题：如何用 Redis 实现分布式锁？

// 加锁：SET key value NX PX，原子操作。value 用唯一标识（如 uuid）防止误删别人的锁
const ok = await redis.set(lockKey, requestId, "NX", "PX", 30000);

// 解锁：必须用 Lua 脚本保证「判断是自己的锁」和「删除」的原子性
const unlockScript = `
  if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then
    return redis.call('del', KEYS[1])
  else
    return 0
  end
`;
await redis.eval(unlockScript, 1, lockKey, requestId);

要点与追问：

  • 为什么要 NX + 过期时间？ NX 保证互斥，过期时间防止持锁进程崩溃导致死锁。
  • 为什么解锁要用 Lua？ 防止「判断后、删除前」锁恰好过期被别人获取，导致误删。
  • 锁过期了业务还没执行完怎么办？ 用「看门狗」自动续期（如 Redisson）。
  • 单点/主从切换丢锁怎么办？ 用 RedLock 算法向多个独立节点加锁（有争议，强一致场景可考虑 zk/etcd）。

Node.js 实践​

const Redis = require("ioredis");
const redis = new Redis({ host: "127.0.0.1", port: 6379 });

await redis.set("user:1", JSON.stringify({ name: "a" }), "EX", 3600);
const data = JSON.parse(await redis.get("user:1"));

常用库：ioredis（功能全、支持集群）、redis（官方）。