Redis数据的过期与淘汰

一、过期策略

懒惰处理
Redis在get操作时遇到过期的key会进行删除操作。

集中处理
Redis会将设置了过期时间的key放到一个独立的字典里，默认每秒10次过期扫描。扫描方式：

1. 从过期字典里随机选20个key；
2. 删除这20个key里已经过期的；
3. 如果过期的key比率超过1/4，那么重复步骤1；

为防止扫描时间过长，扫描时间限制为25ms，开发时应尽量避免大量key同时过期。
从库不会进行过期扫描，主库删除时，会在AOF文件里增加一条del指令，同步到所有从库，从库通过此指令来删除。由于指令的同步存在异步，所以会出现主从数据不一致的情况。

二、内存溢出淘汰

当Redis内存超出物理内存限制时，内存数据会开始和磁盘产生频繁的交换，使得性能急剧下降。为了限制内存的使用，Redis提供参数maxmemory来限制最大内存，当内存超出后，会有以下策略(maxmemory-policy)来淘汰key以腾出空间：

• noeviction（默认） 不让写，只让读。
• volatile-lru LRU的方式淘汰设置了过期时间的key。
• volatile-ttl 淘汰ttl最小的设置了过期的key
• volatile-random 随机淘汰设置了过期时间的key
• allkeys-lru LRU的方式淘汰所有key中的一个
• allkeys-random 随机淘汰所有key中的一个

由于LRU算法需要消耗大量的额外内存，redis采用一种近似的LRU算法。它给每个 key 增加了一个额外的小字段（24bit），也就是最后一次被访问的时间戳。每次执行写操作时，如果发现内存超出maxmemory，就随机采样5个（参数maxmemory_samples配置）key，然后淘汰最旧的。如果淘汰之后还是超出，那就继续随机淘汰，直到不超出为止。如果maxmemory-policy是volatile-xxx，就从设置过期时间的key里采样，否则就从所有key里采样。
Redis3.0里增加了一个淘汰池，就是一个大小为maxmemory_samples的数组。每次淘汰时会将随机出来的key和数组里的key融合，淘汰掉最旧的一个，然后将剩下的较旧的key放到淘汰池里给下个循环用。

三、惰性删除

redis的删除del在删除一个大对象的时候有可能造成卡顿。为了解决这个问题Redis4.0引入了unlink指令，将这个key的对象引用从Redis内存数据里删除，将删除操作封装成一个任务丢到一个异步队列里。然后有个异步线程会从这个队列里取出任务并执行。
清空操作flushdb和flushall，在Redis4.0后，在指令后面增加async，就也可以像上面一样异步执行。

参考资料

《Redis深度历险：核心原理和应用实践》