Redis过期策略和内存淘汰机制

参考：
https://www.cnblogs.com/changbosha/p/5849982.html
https://blog.csdn.net/weixin_42463676/article/details/80843711

名词解释

过期策略：即redis针对过期的key使用的清除策略，策略为，定期删除+惰性删除
内存淘汰机制：即内存占用达到内存限制设定值时触发的redis的淘汰策略来删除键

过期策略

定期删除：redis默认每隔100ms检查，是否有过期的key,有过期key则删除。需要说明的是，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岂不是卡死)。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。

惰性删除：也就是说在你获取某个key的时候，redis会检查一下，这个key如果设置了过期时间那么是否过期了？如果过期了此时就会删除。

在实际使用中，由于redis的惰性删除策略踩过一个坑，问题步骤如下：

get 某个过期的key，此时惰性删除触发，该key被删除
判断这个key的value是否有值
有值则执行一段lua脚本，lua里面再次获取了该key，但是发现该key已经不存在了

所以，惰性删除策略的存在，不能简单的以该key有value，来断定这个key尚未过期。而是需要用TTL判断一个key是否过期。

过期策略存在的问题，由于redis定期删除是随机抽取检查，不可能扫描清除掉所有过期的key并删除，然后一些key由于未被请求，惰性删除也未触发。这样redis的内存占用会越来越高。此时就需要内存淘汰机制。

内存淘汰机制

redis配置文件中可以使用maxmemory 将内存使用限制设置为指定的字节数。当达到内存限制时，Redis会根据选择的淘汰策略来删除键。（ps：没搞明白为什么不是百分比）

策略有如下几种：（LRU的意思是：Least Recently Used最近最少使用的，LFU的意思是：Least Frequently Used最不常用的）

volatile-lru：在带有过期时间的键中选择最近最少使用的。（推荐）
allkeys-lru ：在所有的键中选择最近最少使用的。（不区分是否携带过期时间）（一般推荐）
volatile-lfu ：在带有过期时间的键中选择最不常用的。
allkeys-lfu ：在所有的键中选择最不常用的。（不区分是否携带过期时间）
volatile-random ：在带有过期时间的键中随机选择。
allkeys-random ：在所有的键中随机选择。
volatile-ttl：在带有过期时间的键中选择过期时间最小的。
noeviction：不要删除任何东西，只是在写操作上返回一个错误。默认。

这里补充一下主键空间和设置了过期时间的键空间，举个例子，假设我们有一批键存储在Redis中，则有那么一个哈希表用于存储这批键及其值，如果这批键中有一部分设置了过期时间，那么这批键还会被存储到另外一个哈希表中，这个哈希表中的值对应的是键被设置的过期时间。设置了过期时间的键空间为主键空间的子集。

同时Redis也支持Runtime修改淘汰策略，这使得我们不需要重启Redis实例而实时的调整内存淘汰策略。

内存淘汰的过程

我们可以通过配置redis.conf中的maxmemory这个值来开启内存淘汰功能，至于这个值有什么意义，我们可以通过了解内存淘汰的过程来理解它的意义：

客户端发起了需要申请更多内存的命令（如set）。
Redis检查内存使用情况，如果已使用的内存大于maxmemory则开始根据用户配置的不同淘汰策略来淘汰内存（key），从而换取一定的内存。
如果上面都没问题，则这个命令执行成功。

maxmemory为0的时候表示我们对Redis的内存使用没有限制。

几种淘汰策略的适用场景

allkeys-lru：如果我们的应用对缓存的访问符合幂律分布（也就是存在相对热点数据），或者我们不太清楚我们应用的缓存访问分布状况，我们可以选择allkeys-lru策略。
allkeys-random：如果我们的应用对于缓存key的访问概率相等，则可以使用这个策略。
volatile-ttl：这种策略使得我们可以向Redis提示哪些key更适合被eviction。

另外，volatile-lru策略和volatile-random策略适合我们将一个Redis实例既应用于缓存和又应用于持久化存储的时候，然而我们也可以通过使用两个Redis实例来达到相同的效果，值得一提的是将key设置过期时间实际上会消耗更多的内存，因此我们建议使用allkeys-lru策略从而更有效率的使用内存。