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Redis+Memcached分布式缓存架构经典面试题和答案

文章索引目录
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1.Redis相比memcached有哪些优势?

(1) memcached所有的值均是简单的字符串,redis作为其替代者,支持更为丰富的数据类型

(2) redis的速度比memcached快很多

(3) redis可以持久化其数据

2.Redis支持哪几种数据类型?

String、List、Set、Sorted Set、hashes

3.Redis集群方案应该怎么做?都有哪些方案?

1.twemproxy,大概概念是,它类似于一个代理方式,使用方法和普通redis无任何区别,设置好它下属的多个redis实例后,使用时在本需要连接redis的地方改为连接twemproxy,它会以一个代理的身份接收请求并使用一致性hash算法,将请求转接到具体redis,将结果再返回twemproxy。使用方式简便(相对redis只需修改连接端口),对旧项目扩展的首选。 问题:twemproxy自身单端口实例的压力,使用一致性hash后,对redis节点数量改变时候的计算值的改变,数据无法自动移动到新的节点。

Redis回收使用的是什么算法?
LRU算法

4.为什么要做Redis分区?

分区可以让Redis管理更大的内存,Redis将可以使用所有机器的内存。如果没有分区,你最多只能使用一台机器的内存。分区使Redis的计算能力通过简单地增加计算机得到成倍提升,Redis的网络带宽也会随着计算机和网卡的增加而成倍增长。

5.Redis的内存占用情况怎么样?

给你举个例子: 100万个键值对(键是0到999999值是字符串“hello
world”)在我的32位的Mac笔记本上 用了100MB。同样的数据放到一个key里只需要16MB, 这是因为键值有一个很大的开销。 在Memcached上执行也是类似的结果,但是相对Redis的开销要小一点点,因为Redis会记录类型信息引用计数等等。

6.Memcached服务特点及工作原理是什么?

a、完全基于内存缓存的

b、节点之间相互独立

c、C/S模式架构,C语言编写,总共2000行代码。

d、异步I/O 模型,使用libevent作为事件通知机制。

e、被缓存的数据以key/value键值对形式存在的。

f、全部数据存放于内存中,无持久性存储的设计,重启服务器,内存里的数据会丢失。

g、当内存中缓存的数据容量达到启动时设定的内存值时,就自动使用LRU算法删除过期的缓存数据。

h、可以对存储的数据设置过期时间,这样过期后的数据自动被清除,服务本身不会监控过期,而是在访问的时候查看key的时间戳,判断是否过期。

j、memcache会对设定的内存进行分块,再把块分组,然后再提供服务。

7.如何实现集群中的session共享存储?

Session是运行在一台服务器上的,所有的访问都会到达我们的唯一服务器上,这样我们可以根据客户端传来的sessionID,来获取session,或在对应Session不存在的情况下(session 生命周期到了/用户第一次登录),创建一个新的Session;但是,如果我们在集群环境下,假设我们有两台服务器A,B,用户的请求会由Nginx服务器进行转发(别的方案也是同理),用户登录时,Nginx将请求转发至服务器A上,A创建了新的session,并将SessionID返回给客户端,用户在浏览其他页面时,客户端验证登录状态,Nginx将请求转发至服务器B,由于B上并没有对应客户端发来sessionId的session,所以会重新创建一个新的session,并且再将这个新的sessionID返回给客户端,这样,我们可以想象一下,用户每一次操作都有1/2的概率进行再次的登录,这样不仅对用户体验特别差,还会让服务器上的session激增,加大服务器的运行压力。

8.为了解决集群环境下的seesion共享问题,共有4种解决方案:

1.粘性session
粘性session是指Ngnix每次都将同一用户的所有请求转发至同一台服务器上,即将用户与服务器绑定。
2.服务器session复制
即每次session发生变化时,创建或者修改,就广播给所有集群中的服务器,使所有的服务器上的session相同。
3.session共享
缓存session,使用redis, memcached。
4.session持久化

将session存储至数据库中,像操作数据一样才做session。

9.memcached与redis的区别?

1、Redis不仅仅支持简单的k/v类型的数据,同时还提供list,set,zset,hash等数据结构的存储。而memcache只支持简单数据类型,需要客户端自己处理复杂对象

2、Redis支持数据的持久化,可以将内存中的数据保持在磁盘中,重启的时候可以再次加载进行使用(PS:持久化在rdb、aof)。

3、由于Memcache没有持久化机制,因此宕机所有缓存数据失效。Redis配置为持久化,宕机重启后,将自动加载宕机时刻的数据到缓存系统中。具有更好的灾备机制。

4、Memcache可以使用Magent在客户端进行一致性hash做分布式。Redis支持在服务器端做分布式(PS:Twemproxy/Codis/Redis-cluster多种分布式实现方式)

5、Memcached的简单限制就是键(key)和Value的限制。最大键长为250个字符。可以接受的储存数据不能超过1MB(可修改配置文件变大),因为这是典型slab 的最大值,不适合虚拟机使用。而Redis的Key长度支持到512k。

6、Redis使用的是单线程模型,保证了数据按顺序提交。Memcache需要使用cas保证数据一致性。CAS(Check and Set)是一个确保并发一致性的机制,属于“乐观锁”范畴;原理很简单:拿版本号,操作,对比版本号,如果一致就操作,不一致就放弃任何操作

cpu利用。由于Redis只使用单核,而Memcached可以使用多核,所以平均每一个核上Redis在存储小数据时比Memcached性能更 高。而在100k以上的数据中,Memcached性能要高于Redis 。

7、memcache内存管理:使用Slab Allocation。原理相当简单,预先分配一系列大小固定的组,然后根据数据大小选择最合适的块存储。避免了内存碎片。(缺点:不能变长,浪费了一定空间)memcached默认情况下下一个slab的最大值为前一个的1.25倍。

8、redis内存管理: Redis通过定义一个数组来记录所有的内存分配情况, Redis采用的是包装的malloc/free,相较于Memcached的内存 管理方法来说,要简单很多。由于malloc 首先以链表的方式搜索已管理的内存中可用的空间分配,导致内存碎片比较多


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