Redis 数据结构指令（16 题）

1. Redis 的一个字符串类型的值能存储最大容量是多少？

字符串类型是最基本的数据类型，是二进制安全的字符串，最大 512M。

2. Redis 常用的哈希命令有哪些？

哈希类型操作命令和方法为：

3. Redis 各个数据类型最大存储量分别是多少？

它们最大存储量分别为：

• Strings 类型：一个 String 类型的 value 最大可以存储 512M；
• List 类型：list 的元素个数最多为 2^32-1 个，也就是 4294967295 个；
• Sets 类型：元素个数最多为 2^32-1 个，也就是 4294967295 个；
• Hashes 类型：键值对个数最多为 2^32-1 个，也就是 4294967295 个；
• Sorted sets 类型：跟 Sets 类型相似。元素个数最多为 2^32-1 个，也就是 4294967295 个。

4. 请介绍一下 Redis 的数据类型 Sorted Set（zset）以及底层实现机制？

zset 的功能和 sets 类似，但是它在集合内的元素是有顺序，不能重复的。所以适合做排行榜之类的功能。

它底层实现机制的实现方式有两种，分别为 ziplist（压缩列表） 或者 skiplist（跳跃表）。它们的区别为：

• 底层使用的数据结构实现不同：ziplist 编码的有序集合对象使用压缩列表作为底层实现，而 skiplist 编码的有序集合对象使用 zset 结构作为底层实现。
• 底层集合元素保存的方式不同；ziplist 中的每个集合元素使用两个紧挨在一起的压缩列表节点来保存，第一个节点保存元素的成员，第二个节点保存元素的分值。并且压缩列表内的集合元素按分值从小到大的顺序进行排列，小的放置在靠近表头的位置，大的放置在靠近表尾的位置。skiplist 的一个 zset 结构同时包含一个字典和一个跳跃表。字典的键保存元素的值，字典的值则保存元素的分值；跳跃表节点的 object 属性保存元素的成员，跳跃表节点的 score 属性保存元素的分值。
• 当有序集合对象保存的元素数量小于 128 个，并且保存的所有元素长度都小于 64 字节时，对象使用 ziplist 编码。否则使用 skiplist 编码。

5. Redis 事务相关的命令有哪几个？

事务从开始到执行会经历的三个阶段：开始事务、命令入队、 执行事务。它以 MULTI 开始一个事务，然后让多个命令入队到事务中，最后通过命令 EXEC 触发执行事务。它们的执行命令有：

6. Redis key 的过期时间和永久有效分别怎么设置？

可以使用 EXPIRE 和 PERSIST 命令。对一个已经带有生存时间的 key 执行 EXPIRE 命令，新指定的生存时间会取代旧的生存时间。PERSIST 命令可以移除给定 key 的生存时间，将这个 key 从带生存时间转换成持久的。

7. 一个 Redis 实例最多能存放多少的 keys？List、Set、Sorted Set 他们最多能存放多少元素？

Redis 实例最多可以存放 2 的 32 次方 -1 个 keys，只要 Redis 的内存空间足够可以支持，任何的 list、set、sorted set 都可以放 2^32 -1 个元素。

8. Redis 支持哪几种数据结构？

Redis 支持的数据结构主要有：字符串（string）、哈希（Hash）、列表（List）、集合（Set）、有序集合（Sorted set）等五种数据结构类型。

9. 如何设置 Redis 的最大连接数？查看 Redis 的最大连接数？查看 Redis 的当前连接数？

设置 Redis 的最大连接数的命令为：

redis-server -maxclients 100000（连接数）; 

查看 Redis 最大连接数的命令为：

config get maxclients 

查看 Redis 连接数的命令为：

info 命令

在 redis-cli 中输入 info 命令即可查看。

10. Redis 设置键的生存时间和过期时间有哪些命令？

Redis 提供了过期时间处理函数，可以对指定的键名设置过期时间。如果对键名不设置过期时间也可以使用 DEL 函数对数据进行删除。当用户对一个键名设置了生效时间，我们可以说这个键名存在“生存时间”或“在指定时间后过期”。对键名设置过期时间可以有效地释放键名占用的内存空间，在实际的开发过程中是非常提倡的一种做法。相关命令如下：

11. Redis 的 String 类型使用 SSD 方式实现的好处？

SDS 实现方式相对 C 语言的 String 的好处有：

• 避免缓冲区溢出；对字符修改时，可以根据 len 属性检查空间是否满足要求。
• 常数复杂度获取字符串长度；获取字符串的长度直接读取 len 属性就可以获取。而 C 语言中，因为字符串是简单的字符数组，求长度时内部其实是直接顺序遍历数组内容，找到 '\0' 对应的字符，计算出字符串的长度。复杂度即 O(N)。
• 减少内存分配次数；通过结构中的 len 和 free 两个属性，更好的协助空间预分配以及惰性空间释放。
• 二进制安全；SSD 不是以空字符串来判断是否结束，而是以 len 属性来判断字符串是否结束。而在 C 语言中，字符串要求除了末尾之外不能出现空字符，否则会被程序认为是字符串的结尾。这就使得 C 字符串只能存储文本数据，而不能保存图像，音频等二进制数据。
• 兼容 C 字符串函数；可以重用 C 语言库的 的一部分函数。

以上几点好处可以概括如下：

12. 请介绍一下 Redis 的 String 类型底层实现？

Redis 底层实现了简单动态字符串的类型（SDS），来表示 String 类型。没有直接使用 C 语言定义的字符串类型。

Redis 底层使用简单动态字符串（simple dynamic string，SDS）的抽象类型实现的。默认以 SDS 作为自己的字符串表示。而没有直接使用 C 语言定义的字符串类型。

SDS 的定义格式如下：

struct sdshdr{
    //记录 buf 数组中已使用字节的数量
    //等于 SDS 保存字符串的长度
    int len;
    //记录 buf 数组中未使用字节的数量
    int free;
    //字节数组，用于保存字符串
    char buf[];  //buf的大小等于len+free+1，其中多余的1个字节是用来存储‘\0’的。
}

SDS 的存储示例如下：

SDS存储方式

13. Redis 的链表数据结构的特征有哪些？

具有以下特征：

• 通过 len 属性来记录链表长度；
• 链表的最前和最后节点都有引用，获取前后节点的复杂度都为 O(1)；
• 对链表的访问都是以 null 结束。

14. Redis 的内存消耗分类有哪些？内存统计使用什么命令？

内存消耗可以分类为：

• 对象内存：该内存占用最大，存储用户的所有数据。包括所有 key 的大小和 value 的大小。
• 缓冲内存：主要有客户端缓存、复制积压缓存、AOF 缓存等；
• 内存碎片：对 key 数据更新，数据过期等都可能产生内存碎片。

可以使用 info 命令来获取内存统计使用信息。

15. 怎么发现 bigkey?

可以使用 redis-cli –bigkeys 命令统计 bigkey 的分布。也可以在生产环节下执行 debug object key 命令查看 serializedlength 属性，获得 key 对应的 value 序列化之后的字节数。

16. 什么是 bigkey？有什么影响？

bigkey 是指键值占用内存空间非常大的 key。例如一个字符串 a 存储了 200M 的数据。

bigkey 的主要影响有：

• 网络阻塞；获取 bigkey 时，传输的数据量比较大，会增加带宽的压力。
• 超时阻塞；因为 bigkey 占用的空间比较大，所以操作起来效率会比较低，导致出现阻塞的可能性增加。
• 导致内存空间不平衡；一个 bigkey 存储数据量比较大，同一个 key 在同一个节点或服务器中存储，会造成一定影响。