Redis高级（九）、Redis缓存过期淘汰策略

JavaLyHn
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看完这讲关于Redis缓存过期淘汰策略的文章，我希望小伙伴们一定要知道的就是 一定要给key设置过期时间

1. Reids内存满了怎么办？

1.1 Redis默认内存是多少？在哪看？如何设置修改？

  1. 查看Redis占用最大内存

打开redis配置文件，设置maxmemory参数，maxmemory是bytes字节类型，注意转换。

image.png

  1. redis默认内存多少可以用？

image.png

  1. 一般生产上如何配置？

一般推荐Redis设置内存为最大物理内存的四分之三

  1. 如何修改redis内存设置
  • 通过修改文件配置

image.png

  • 通过命令修改

image.png

  1. 什么命令查看redis内存使用情况?

info memory

1.2 Redis内存真打满了会怎么样？如果Redis内存使用超出了设置的最大值会怎样？

我们将内存改为 maxmemory 1 试试

image.png

image.png

1.3 结论

  1. 如果不设置最大内存大小或者设置最大内存大小为0，64位操作系统下不限制内存大小，在32位操作系统下最多使用3GB内存

  2. 没有加上过期时间就会导致数据写满maxmemory，为了避免类似情况，一定要加上key的过期时间,具体看下面内存淘汰策略

2. 往redis里写的数据是怎么没了的?它如何删除的？

2.1 Redis过期键的删除策略

面试官：如果一个键是过期的，那它到了过期时间之后是不是马上就从内存中被被删除呢？？

男：yes，立即删除

三天后收到了短信

你好，你已进入我公司人才库

那过期后到底什么时候被删除呢？？是个什么操作？

2.2 Redis三种不同的删除策略

2.2.1 立即删除

Redis不可能时时遍历所有被设置了过期时间的key，来检测数据是否已到达过期时间，然后将其删除。

立即删除能够保存内存中数据的最大新鲜度，因为他保证过期键值对会在过期后立马被删除，其所占用的内存也会随之释放。但是立即删除对于CPU是最不友好的，因为删除操作会占用CPU时间，如果刚好碰上了CPU很忙的时候，比如正在做交集或者排序计算等时候，就会给CPU造成额外压力，CPU表示：我太难了！~~

这会产生大量的性能消耗，同时也会影响数据的读取操作

总结：对CPU不友好，用处理器性能换取存储空间 （拿时间换空间）

2.2.2 惰性删除

数据到达过期时间，不做处理。等下次访问该数据时，如果未过期，返回数据 ；发现已过期，删除，返回不存在。

惰性删除太佛系了

如果一个键已经过期，而这个键又仍然保留在redis中，那么只要这个过期键不被删除，它所占用的内存就不会释放。

在使用惰性删除策略时，如果数据库中有非常多的过期键，而这些过期键又恰好没有被访问到的话，那么它们也许永远也不会被删除(除非用户手动执行FLUSHDB)，我们甚至可以将这种情况看作是一种内存泄漏–无用的垃圾数据占用了大量的内存，而服务器却不会自己去释放它们，这对于运行状态非常依赖于内存的Redis服务器来说,肯定不是一个好消息

总结：对memory不友好，用存储空间换取处理器性能（拿空间换时间）

2.2.3 定期删除

上述立即删除与惰性删除都是走得极端，而定期删除策略是前两种策略的折中；

定期删除策略每隔一段时间执行一次删除过期键操作，并通过限制删除操作执行的时长和频率来减少删除操作对CPU时间的影响。

周期性轮询redis库中的时效性数据，采用随机抽取的策略，利用过期数据占比的方式控制删除频度

特点1：CPU性能占用设置有峰值，检测频度可自定义设置

特点2：内存压力不是很大，长期占用内存的冷数据会被持续清理

总结：周期性抽查存储空间 （随机抽查，重点抽查）

举例：

redis默认每隔100ms检查，是否有过期的key，有过期key则删除。注意：redis不是每隔100ms将所有的key检查一次而是随机抽取进行检查(如果每隔100ms,全部key进行检查，redis直接进去ICU)。因此，如果只采用定期删除策略，会导致很多key到时间没有删除。

定期删除的难点与痛点： 定期删除策略的难点是确定删除操作执行的时长和频率：如果删除操作执行得太频繁，或者执行的时间太长，定期删除策略就会退化成立即删除策略，以至于将CPU时间过多地消耗在删除过期键上面。如果删除操作执行得太少，或者执行的时间太短，定期删除策略又会和惰性删除束略一样，出现浪费内存的情况。因此，如果采用定期删除策略的话，服务器必须根据情况，合理地设置删除操作的执行时长和执行频率。

2.2.4 上面三个步骤都过堂了，还有漏洞吗？

1 定期删除时，从来没有被抽查到

2 惰性删除时，也从来没有被点中使用过

上述2步骤======> 大量过期的key堆积在内存中，导致redis内存空间紧张或者很快耗尽

必须要有一个更好的兜底方案......

Redis缓存淘汰策略闪亮登场

3. Redis缓存淘汰策略

3.1 有哪些(redis6.0.8版本)

  • noeviction：不会驱逐任何key
  • allkeys-lru：对所有的key使用LRU算法进行删除
  • volatile-lru：对所有设置了过期时间的key使用LRU算法进行删除
  • allkeys-random：对所有的key随机删除
  • volatile-random：对所有设置了过期时间的key随即删除
  • volatile-ttl：删除马上要过期的key
  • allkeys-lfu：对所有key使用LFU算法进行删除
  • volatile-lfu: 对所有设置了过期时间的key使用LFU算法进行删除

有关LRU（Least Recently Used） LFU（Least Frequently Used）的详细介绍，楼主正在快马加鞭的完成，在此就不多介绍了

3.2 这几种策略总结

image.png

3.3 你如何选择

  • 在Redis中，数据有一部分访问频率较高，其余部分访问频率较低，或者无法预测数据的使用频率时，设置allkeys-lru是比较合适的。
  • 如果所有数据访问概率大致相等时，可以选择allkeys-random。
  • 如果研发者需要通过设置不同的ttl来判断数据过期的先后顺序，此时可以选择volatile-ttl策略。
  • 如果希望一些数据能长期被保存，而一些数据可以被淘汰掉时，选择volatile-lru或volatile-random都是比较不错的。
  • 由于设置expire会消耗额外的内存，如果计划避免Redis内存在此项上的浪费，可以选用allkeys-lru 策略，这样就可以不再设置过期时间，高效利用内存了。

3.4 如何设置Redis缓存淘汰策略

  1. 配置文件

image.png

  1. 命令 config set maxmemory-policy [具体策略名称]

那么这章关于Reids缓存淘汰策略的所有内容就结束了，有任何建议的小伙伴都可以来联系我哦！

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