Redis過期策略和內(nèi)存淘汰機(jī)制

Redis緩存作為提高系統(tǒng)性能最好的方式相信大家對其一定不陌生，各位作為禿頭老碼農(nóng)不僅需要掌握Redis的基礎(chǔ)用法還得了解Redis的相關(guān)原理，比如Redis過期策略和內(nèi)存淘汰機(jī)制。

大家都知道，Redis緩存使用的是內(nèi)存資源，雖然緩存服務(wù)器會(huì)配置比較高的內(nèi)存資源，但如果對于Redis中的緩存數(shù)據(jù)我們不管不顧，內(nèi)存資源總有耗盡的時(shí)候，這時(shí)緩存服務(wù)器就無法再對外提供服務(wù)了。我們要用有限的服務(wù)器資源支撐更多的業(yè)務(wù)服務(wù)，就必須要讓那些訪問頻率不高的緩存刪除掉，為新的緩存騰出內(nèi)存空間。

Redis主要通過兩種方式相互配合來實(shí)現(xiàn)鍵值的清理，即：內(nèi)存淘汰機(jī)制和過期策略。

內(nèi)存淘汰策略

當(dāng) Redis 節(jié)點(diǎn)分配的內(nèi)存使用到達(dá)最大值以后，為了繼續(xù)提供服務(wù)，Redis 會(huì)啟動(dòng)內(nèi)存淘汰策略，在Redis4.0之前主要是以下六種淘汰策略：

• noeviction：不淘汰任何數(shù)據(jù)，當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)，執(zhí)行緩存新增操作會(huì)報(bào)錯(cuò)，這種策略下可以保證數(shù)據(jù)不丟失，它也是 Redis 默認(rèn)的內(nèi)存淘汰策略。

• allkeys-lru：淘汰整個(gè)鍵值中最久未使用的鍵值，這也就是我們常說的LRU算法。

• allkeys-random：隨機(jī)淘汰任意鍵值。

• volatile-lru：淘汰所有設(shè)置了過期時(shí)間的鍵值中最久未使用的鍵值。

• volatile-random：隨機(jī)淘汰設(shè)置了過期時(shí)間的任意鍵值。

• volatile-ttl：優(yōu)先淘汰設(shè)置了過期時(shí)間中更早過期的鍵值。

通過上面的內(nèi)存淘汰策略可以看出，以 allkeys- 開頭的表示從所有key中進(jìn)行數(shù)據(jù)淘汰，而以 volatile- 開頭的會(huì)從設(shè)置了過期時(shí)間的key中進(jìn)行數(shù)據(jù)淘汰。

而在Redis4.0版本中又新增了2種淘汰策略：

• allkeys-lfu，淘汰整個(gè)鍵值中最少使用的鍵值，這也就是我們常說的LRU算法。
• volatile-lfu，淘汰所有設(shè)置了過期時(shí)間的鍵值中最少使用的鍵值。

LRU（Least Recently Used，最近最少使用），根據(jù)最近被使用的時(shí)間，離當(dāng)前最遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)優(yōu)先被淘汰；
LFU（Least Frequently Used，最不經(jīng)常使用），在一段時(shí)間內(nèi)，緩存數(shù)據(jù)被使用次數(shù)最少的會(huì)被淘汰。

”

大家可以在 redis.conf 配置文件中修改配置項(xiàng) maxmemory-policy ，將其修改成需要設(shè)置的類型即可。

緩存過期策略

內(nèi)存淘汰策略是當(dāng)內(nèi)存不夠用時(shí)才會(huì)觸發(fā)的一種機(jī)制，是緩存服務(wù)層面的操作，而過期策略定義的是具體緩存數(shù)據(jù)何時(shí)失效。我們在使用Redis的時(shí)候經(jīng)常會(huì)給redis的key設(shè)置一個(gè)過期時(shí)間如：EXPIRE key 30，過期策略就是指當(dāng) Redis 中緩存的 key 過期了，Redis 如何處理。

對于已經(jīng)過期的數(shù)據(jù)，Redis將使用兩種策略搭配使用來刪除這些過期的鍵值，分別是惰性刪除，定期刪除。

惰性刪除

惰性刪除 是指 Redis 服務(wù)器不主動(dòng)刪除過期的鍵值，而是在客戶端要獲取某個(gè)鍵值時(shí)，Redis會(huì)先去檢測一下這個(gè)key是否已經(jīng)過期，如果沒有過期則返回給客戶端，如果已經(jīng)過期了，那么Redis會(huì)刪除這個(gè)key并返回null給客戶端。

惰性刪除可以解決一些過期了，但沒被定期刪除隨機(jī)抽取到的key。但有些過期的key既沒有被隨機(jī)抽取，也沒有被客戶端訪問，就會(huì)一直保留在數(shù)據(jù)庫，占用內(nèi)存，長期下去可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存耗盡。所以Redis提供了內(nèi)存淘汰機(jī)制來解決這個(gè)問題。

惰性刪除的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)浪費(fèi)太多的系統(tǒng)資源，只是在每次訪問時(shí)才檢查鍵值是否過期。缺點(diǎn)是像上面說的刪除過期鍵不及時(shí)，造成了一定的空間浪費(fèi)。

定期刪除

定期刪除 是指 Redis 服務(wù)器每隔一段時(shí)間會(huì)檢查一下緩存數(shù)據(jù)庫，看看是否有過期鍵可以被清除。默認(rèn)情況下 Redis 定期檢查的頻率是每秒掃描 10 次，用于定期清除過期鍵。當(dāng)然此值還可以通過配置文件進(jìn)行設(shè)置，在 redis.conf 中修改配置“hz”即可，默認(rèn)的值為“hz 10”。

因?yàn)閗ey太多，如果全盤掃描所有的key會(huì)非常耗性能，所以定期刪除是隨機(jī)抽取一些key來刪除。這樣就有可能刪除不完，需要惰性刪除配合。

本節(jié)內(nèi)容講了Redis的過期策略：惰性刪除和定期刪除，還講了Redis的內(nèi)存淘汰策略，他們是兩個(gè)完全不同的概念，大家不要搞混淆了。