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1. Redis 中如何保证缓存与数据库的数据一致性？

旁路缓存

• 流程
  • 先删除缓存，再写数据库
• 存在的问题
  • 可能会发生脏读现象
  • 若某读线程 恰好 在写线程的 删除缓存 和 写数据库 之间发生了读操作，则：
    • 缓存未命中，该读线程会从数据库中查询到脏数据，并回写到缓存中。
    • 随后导致在该缓存数据过期时间内，后续的全部查询请求都直接从缓存中得到了脏数据。
    • 可以发现，一个 恰好 就会导致很多脏数据的出现，数据一致性最差。

双删缓存

• 双删缓存策略就是在旁路缓存的基础上，在写完数据库后，立刻再删除一遍缓存，减少脏数据，提升了一些数据一致性，但也不是最优解。
• 存在的问题
  • 可能会发生脏读现象，相较于旁路缓存，脏读现象发生的概率更低
  • 若某读线程若恰好在写线程的 删除缓存 和 写数据库 之间发生了读操作，则：
  • 缓存未命中，该读线程会从数据库中查询到脏数据。
  • 又恰好该读线程因为某些原因发生了延迟，在写线程的第二次删除缓存操作后才完成缓存回写。
  • 则仍然会导致在该缓存数据过期时间内，后续的全部查询请求都直接从缓存中得到了脏数据。
  • 可以发现，两个 恰好 才会导致很多脏数据的出现，数据一致性比旁路缓存策略强一点。

延迟双删

• 延时双删策略就是在立即双删的基础上，将第二次的删除操作修改为通过MQ延时删除，一般延迟1到2秒即可，以保证读线程回写的脏数据最终可以被删除，数据一致性最好。

2. Redis 中的缓存击穿、缓存穿透和缓存雪崩是什么？

3. Redis String 类型的底层实现是什么？（SDS）

• Redis 中的 String 的底层实现是基于简单动态字符串 （SDS），并结合 int 、embstr 、raw 等不同的编码方式进行存储优化

SDS 底层设计

• 有 len、 alloc 、 flags 、 buf[] 四个字段
• len：记录字符串的实际长度
• alloc：表示为字符串预分配的空间大小
  • 剩余空间大小 == alloc - len
• flags：表示 SDS 的类型
  • SDS 共有五种类型，分别是 sdshdr 5、 sdshdr 8、 sdshdr 16、 sdshdr 32、 sdshdr 64
• buf[]：存储数据，如字符串和二进制数据

int 、embstr 、raw编码

• int编码

  • 可以解析成整数的字符串，且整数较小，直接放在 redisObject 的 ptr 指针字段中

  • struct redisObject {
        // 数据类型（字符串、哈希等）
        unsigned type:4;
        // 编码类型（int、embstr、raw等）,这里是int
        unsigned encoding:4;
        // 实际的数据指针，这里直接存储整数值
        int64_t ptr;
    }
    

• embstr编码

  • 字符串长度小于 44 时使用，redisObject 和 sdshdr 内存连续存储，减少内存分配和管理的开销，适用于小字符串

  • struct redisObject {
        // 数据类型（字符串、哈希等）
        unsigned type:4;
        // 编码类型（int、embstr、raw等）,这里是embstr
        unsigned encoding:4;
        // 实际的数据指针，这里直接存储整数值
        void *ptr;
    }
    
    struct sdshdr {
        // 当前字符串长度
        uint32_t len;
        // 已分配的内存大小
        uint32_t alloc;
        // 编码类型
        unsigned char flags;
        // 实际字符串数据
        char buf[];
    }
    

  

• raw编码

  • 字符串长度大于 44 时使用，redisObject 和 sdshdr 内存分开存储，redisObject 中的 ptr 指针指向 sdshdr

  • struct redisObject {
        // 数据类型（字符串、哈希等）
        unsigned type:4;
        // 编码类型（int、embstr、raw等）,这里是embstr
        unsigned encoding:4;
        // 实际的数据指针，这里直接存储整数值
        void *ptr;
    }
    
    struct sdshdr {
        // 当前字符串长度
        uint32_t len;
        // 已分配的内存大小
        uint32_t alloc;
        // 编码类型
        unsigned char flags;
        // 实际字符串数据
        char buf[];
    }
    

  

SDS优点

• 可以直接获取字符串长度
• 二进制安全
• 支持预分配字符串空间
• 支持动态空间大小