Redis的过期策略及内存淘汰机制

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Redis的用途非常广泛。作为一个高性能的内存数据库,它经常被用于缓存的业务场景。

所谓缓存,即在第一次获取到数据的时候,把它暂存在内存中。这样下次需要这个数据的时候,就直接从内存中取,不用再去查询数据库或调用远程接口,这样可以极大地提高应用程序的性能。

如果缓存中的数据永久存在,那占用的内存就会变得越来越大。而内存是有限的,所以缓存系统需要在需要的时候删除一些不必要的缓存数据以节约内存空间。

Redis提供了两种机制配合来达到上述目的:过期策略内存淘汰机制

过期策略

使用过Redis的同学应该知道,我们在设置一个key之后,可以指定这个key的过期时间。那么这个key到了过期时间就会立即被删除吗?Redis是如何删除这些过期key的呢?

常用命令

先说结论:Redis是使用定期删除+惰性删除两者配合的过期策略。

定期删除

定期删除指的是Redis默认每隔100ms就随机抽取一些设置了过期时间的key,检测这些key是否过期,如果过期了就将其删掉。

因为key太多,如果全盘扫描所有的key会非常耗性能,所以是随机抽取一些key来删除。这样就有可能删除不完,需要惰性删除配合。

惰性删除

惰性删除不再是Redis去主动删除,而是在客户端要获取某个key的时候,Redis会先去检测一下这个key是否已经过期,如果没有过期则返回给客户端,如果已经过期了,那么Redis会删除这个key,不会返回给客户端。

所以惰性删除可以解决一些过期了,但没被定期删除随机抽取到的key。但有些过期的key既没有被随机抽取,也没有被客户端访问,就会一直保留在数据库,占用内存,长期下去可能会导致内存耗尽。所以Redis提供了内存淘汰机制来解决这个问题。

为什么不使用定时删除?所谓定时删除,指的是用一个定时器来负责监视key,当这个key过期就自动删除,虽然内存及时释放,但是十分消耗CPU资源,因此一般不推荐采用这一策略。

内存淘汰机制

Redis在使用内存达到某个阈值(通过maxmemory配置)的时候,就会触发内存淘汰机制,选取一些key来删除。内存淘汰有许多策略,下面分别介绍这几种不同的策略。

# maxmemory <bytes> 配置内存阈值
# maxmemory-policy noeviction 
复制代码
  • noeviction:当内存不足以容纳新写入数据时,新写入操作会报错。默认策略
  • allkeys-lru:当内存不足以容纳新写入数据时,在键空间中,移除最近最少使用的key。
  • allkeys-random:当内存不足以容纳新写入数据时,在键空间中,随机移除某个key。
  • volatile-lru:当内存不足以容纳新写入数据时,在设置了过期时间的键空间中,移除最近最少使用的key。
  • volatile-random:当内存不足以容纳新写入数据时,在设置了过期时间的键空间中,随机移除某个key。
  • volatile-ttl:当内存不足以容纳新写入数据时,在设置了过期时间的键空间中,有更早过期时间的key优先移除。

如何选取合适的策略?比较推荐的是两种lru策略。根据自己的业务需求。如果你使用Redis只是作为缓存,不作为DB持久化,那推荐选择allkeys-lru;如果你使用Redis同时用于缓存和数据持久化,那推荐选择volatile-lru。

LRU是Least Recently Used的缩写,即最近最少使用。LRU源于操作系统的一种页面置换算法,选择最近最久未使用的页面予以淘汰。在Redis里,就是选择最近最久未使用的key进行删除。

持久化如何处理过期?

前面的文章里面介绍了Redis的两种持久化策略:RDB和AOF。在持久化和数据恢复阶段,对过期key也有一些特殊的处理。

RDB

从内存数据库持久化数据到RDB文件:持久化key之前,会检查是否过期,过期的key不进入RDB文件 从RDB文件恢复数据到内存数据库:数据载入数据库之前,会对key先进行过期检查,如果过期,不导入数据库(主库情况)。

AOF

从内存数据库持久化数据到AOF文件:当key过期后,还没有被删除,此时进行执行持久化操作(该key是不会进入aof文件的,因为没有发生修改命令) 当key过期后,在发生删除操作时,程序会向aof文件追加一条del命令(在将来的以aof文件恢复数据的时候该过期的键就会被删掉) AOF重写:重写时,会先判断key是否过期,已过期的key不会重写到aof文件

认真写文章,用心做分享。

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