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Redis从入门到精通三Redis的过期策略和内存淘汰机制

jiezi

此篇介绍了 Redis 过期策略 以及 Redis 的内存淘汰机制, 从 内存淘汰的 8 种策略 , 如何开启内存淘汰策略 到如何选择合适的淘汰策略, 对 Redis 的内存淘汰机制做了全方位的阐述

Redis 过期策略

Redis 可以对 key 设置过期时间，这是一个非常实用的功能，那 Redis 是如何实现这个机制的呢？答案就是:定期删除 + 惰性删除

  • 定期删除，Redis 默认每隔 100ms 会从设置了过期时间的 key 中随机抽取一部分来检查是否过期, 如果过期就删除。
  • 惰性删除，定期删除可能会导致很多设置了过期时间的 key 没有被及时删除，所以就有了惰性删除, 即在查询这个 key 时，检查一下是否过期, 如果过期就删除。

Redis 内存淘汰机制

结合 定期删除 + 惰性删除 Redis 实现了 key 的过期时间机制，但还是会有一些 key 会没有被定期删除掉，也没有被查询，就遗留在了内存中，当数据量大到一定程度后，会导致内存的堆积。这就涉及到了 内存淘汰机制。

当内存容量到达了上限或者 配置的 maxmemory 时，会触发 内存淘汰策略

Redis 提供了 8 种策略供我们选择:

  1. volatile-lru -> Evict using approximated LRU among the keys with an expire set.
  2. allkeys-lru -> Evict any key using approximated LRU.
  3. volatile-lfu -> Evict using approximated LFU among the keys with an expire set.
  4. allkeys-lfu -> Evict any key using approximated LFU.
  5. volatile-random -> Remove a random key among the ones with an expire set.
  6. allkeys-random -> Remove a random key, any key.
  7. volatile-ttl -> Remove the key with the nearest expire time (minor TTL)
  8. noeviction -> Don’t evict anything, just return an error on write operations.

先明确一下 LRU 与 LFU:

  • LRU(Least Recently Used) : 淘汰最近最少使用的数据，基于访问时间
  • LFU(Least Frequently Used): 淘汰最不经常使用的数据，基于访问次数

怎么开启 Redis 的内存淘汰机制

在redis.conf 中:

  • 配置 maxmemory <bytes> , 设置 Redis 的最大内存空间
  • 配置maxmemory-policy noeviction, 设置淘汰策略，默认为 noeviction

如何选择淘汰策略

  • allkeys-lru 和 allkeys-lfu 适用于存在热点数据的情况。明确有一部分数据访问频率较高，其余数据访问频率较低或者无法预测使用频率。
  • allkeys-random 适用于所有数据访问概率大致相等
  • volatile-ttl 根据过期时间的先后顺序进行删除
  • volatile-lru ,volatile-lru 和volatile-random 适用于希望一些数据能被保存, 则可以从设置了过期时间的数据中进行删除

至于 LRU 与 LFU 的选择，则需要根据业务权衡到底是选择 淘汰最近最少使用 (LRU) 还是选择 最不经常使用(LFU)

总的来说, 无论是 LRU LFU TTL 还是Random 都是几近算法来实现的, 在可靠性和性能上做了一定的平衡。还是应该在业务中主动删除没有价值的数据，或者更新某些 key 的过期时间等来提高 Redis 的性能和空间，不能过分依赖于淘汰策略。

更多资料参考:

Redis-expire- 官方文档

Redis-lru-cache- 官方文档

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