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Redis缓存过期策略与内存淘汰机制

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Redis缓存过期策略与内存淘汰机制

1、简述

关于Redis键的过期策略,首先要了解两种时间的区别,生存时间和过期时间:

  • 生存时间:一段时长,如30秒、6000毫秒,设置键的生存时间就是设置这个键可以存在多长时间,命令有两个 expire(秒)、pexpire(毫秒)
  • 过期时间:一个时间点,unix时间戳,设置键的过期时间就是设置键在之后的某个时间点过期,命令两个expreat(秒时间戳)、pexpireat(毫秒时间戳)

无论是过期时间或生存时间,在底层存储都会转换为unix时间戳,由于过期就是设置的unix时间错,所以我们通常把两种时间都叫做过期时间。

Redis的高并发高性能都是基于内存的,当内存使用达到Redis限制的上限时,就会触发内存淘汰机制。

2、过期策略

Reids键的过期时间都是存在数据库结果中的过期字典中的,那么一个键过期了,什么时候回进行删除呢?有三种策略。

(1) 定时删除:在设置过期时间的同时,设置一个定时器,定时器的执行时间就是过期的时间点。

  • 优点:对内存最友好,过期的键会以最快的被删除,释放内存。
  • 缺点:对CPU时间最不友好,在大量键设置过期时间时,会创建大量的定时器,执行浪费CPU时间。

(2) 惰性删除:不管键是否过期,只有每次取值的时候,才检查是否过期,过期就删除。

  • 优点:对CPU时间最友好,取值时检查,只对当前键操作,不影响其他。
  • 缺点:队内存不友好,可能会存在大量过期的未被使用的键值没有删除,无用数据占用了大量内存。

(3) 定期删除:每隔一段时间,程序对数据库进行一次检查,过期的就删除。(每秒检查次数在redis.conf中的hz配置)

  • 优点:前两种方案的折中,通过减少执行频率来减少对CPU时间的影响,通过定期删除减少了对内存的浪费。
  • 缺点:执行频率需要掌握好,不然太频繁则退化成定时删除,太少则退化成惰性删除。

Redis采用的是惰性删除和定期删除两种策略。

3、内存淘汰机制

当Redis的内存使用达到设置的内存上限时就会触发内存淘汰机制,按照特定的淘汰算法进行数据清理,释放内存。

具体的内存淘汰算法有以下几种:

(1)noeviction:不淘汰,内存不足时, 新写入会报错。

(2)allkeys-lru:LRU,内存不足时,淘汰最近最少使用的key。

(3)allkeys-random:随机,内存不足时,在所有key中随机选择一个key淘汰。

(4)volatile-lru:过期时间内LRU,内存不足时,在设置了过期时间的key中,淘汰最近最少使用的key。

(5)volatile-random:过期时间内随机,内存不足时,在设置了过期时间的key中,随机选择一个key淘汰。

(6)volatile-ttl:更早过期时间,内存不足时,在设置了过期时间的key中,选择有更早过期时间的key淘汰。

Redis默认使用的是LRU算法,需要注意的是LRU并不是全部的key进行LRU,而是在所有的key中随机选择3个key,在这3个key中进行LRU算法选择;‘3’这个数可以在redis配置文件中进行配置maxmeory-samples选项。

在大规模并发的情况下,我们可以使用集群方式进行内存的扩充。

4、总结
  • Redis的过期策略和内存淘汰机制是两种不同的概念,注意不要混淆
  • 在内存淘汰期间并不会影响过期删除处理,过期策略主要用于处理内存中过期的数据
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