谈谈redis的过期删除策略与内存淘汰机制

今天这边主要说说redis内存的过期删除策略与内存淘汰机制。

1，删除策略

对于redis中设置了过期时间的key，我们知道对于时间到期了，这个key就会被 “删除”，但是这个key真的是一到期就会马上被删除吗？

1. 定时删除
   就是对于没个key设置一个定时器，这种方式比较简单，效果也比较好，一旦定时器计时结束，直接删除这个key。但是唯一致命缺点就是需要维护大量定时器，cpu消耗会非常高，费性能。

2. 惰性删除
   这个也比较好理解，就是在我们get（key）的时候，先去判断下这个key的过期时间，如果过期了，直接删掉然后返回null。但是这个也会产生问题，比如我的key一直没人用，那么就一直不会被删除，那么就可能会占用大量的redis的工作内存。

3. 定期删除

3.1 redis在启动的时候读取配置文件hz的值，默认为10

3.2 每秒执行hz次serverCron()–>databasesCron()—>actveEXpireCyle()这三个方法，嵌套执行：

serverCron()：扫描redis服务的api
databasesCron():循环扫描redis服务下每个db的api，一个redis默认情况下为16个db
actveEXpireCyle():循环扫描每个db下面的有过期时间的key然后做相关清除操作

3.3 actveEXpireCyle()对每个expires[*]进行逐一检测，每次执行250ms/hz

250为每秒执行serverCron（）的总时间，如果你用默认配置，那么每次执行就是只有25ms，如果到了25ms执行未结束也强制return，等待下一次扫描。

3.4 对某个expires[*]检测时，随机挑选N个key检查

如果key超时，删除key
如果一轮中删除的key的数量>N*25%，说明这个db内的过期的key比较多，需要再次循环该过程执行删除操作，依次类推
如果一轮中删除的key的数量小于等于N25%,检查下一个expires[ ]
current_db用于记录actveEXpireCyle()进入哪个expires[ * ]
执行，如果时间到了，那么下次根据current_db继续执行

redis采用的是惰性删除和定期删除结合使用。

2， 淘汰机制

现在来看一个问题，如果redis的内存满了怎么办，首先最容易想到的就是数据不让进了，直接报错？

下面来看这几个配置：

# 指定Redis最大内存限制，Redis在启动时会把数据加载到内存中，达到最大内存后，Redis会先尝# 试清除已到期或即将到期的Key，
# 当此方法处理后，仍然到达最大内存设置，将无法再进行写入操作，但仍然可以进行读取操作。
# Redis新的vm机制，会把Key存放内存，Value会存放在swap区
# 占用物理内存的比例，默认值为0,，表示不限制。生产环境一般根据需求设置，通常50%以上
# maxmemory 

# The default is:
#当内存使用达到最大值时，redis使用的清除策略。有以下几种可以选择（明明有6种，官方配置文件里却说有5种可以选择？）：
# 1）volatile-lru   利用LRU算法移除设置过过期时间的key (LRU:最近使用 Least Recently Used ) 
# 2）allkeys-lru   利用LRU算法移除任何key 
# 3）volatile-lfu  利用lfu算法移除设置过期时间的key(lfu:最先被使用的，就是最久没被使用过的)
# 4）allkeys-lfu  利用lfu算法移除任何key 
# 5）volatile-random 移除设置过过期时间的随机key 
# 6）allkeys-random  移除随机key 
# 7）volatile-ttl   移除即将过期的key(minor TTL) 
# 8）noeviction  不移除任何key，只是返回一个写错误 。默认选项
# maxmemory-policy noeviction

# true LRU but costs more CPU. 3 is faster but not very accurate.
# LRU 和 minimal TTL 算法都不是精准的算法，但是相对精确的算法(为了节省内存)，随意你可以选择样本大小进行检测。redis默认选择5个样本进行检测，你可以通过maxmemory-samples进行设置样本数。
# maxmemory-samples 5

关于淘汰策略，这边可以大致分为两类+1：
+1：noeviction 不使用任何策略，其实对于淘汰策略怎么用都不好，比如你一个正在使用的热点key，被淘汰机制误删除了，很明显对于系统又很大的影响，而且如果对于没有持久化的key，或者对于分布式锁中的lock key，删除的话都会导致一连串系统问题。所以有不使用删除策略，直接报错是最好的选择。当然前提是有相应的监控机制以及足够的物理内存。
第一种：volatile开头的，针对的淘汰目标是所有设置了过期时间的key
第二种：allkeys开头的是针对所有的key

关于lru和lfu算法，可见上图：
在指定时间内，比如我5秒，有三个key （key1,key2,key3），每次调用都会记录一个调用时间，以及给他的调用次数+1
如果采用lru淘汰算法，则淘汰调用次数最少的，如上图的话，可以见key2在5秒内被调用了一次，其他两种都使用了两次，那么如果采用此算法，key2会被淘汰
如果采用lfu算法，则淘汰最长时间没被使用的，可以见上面最久之前没被使用的，是key2，4s前被使用，如果采用此算法，则key2会被淘汰。

可见：
lru算法更关注调用频次，认为key使用次数越多，则这个key为活跃key，则不建议淘汰。
lfu算法更关注调用时间，认为key越长时间没被使用，认为这个key是不活跃的key，建议优先淘汰。

关于redis缓存的过期删除及内存淘汰机制基本上就上述这些！