Redis过期策略与内存淘汰机制

参考博客：https://blog.csdn.net/u010006156/article/details/124914082

Redis过期策略与内存淘汰机制

过期策略简介

1. 作用
   redis数据都是在内存上，内存相对昂贵，数据存储都推荐设置过期时间，redis过期策略就是为了删除已过期的数据。
2. 分类
   redis过期策略主要包括三种： 定时删除、惰性删除和定期删除。

过期策略对比

1. 定时删除（定时器任务执行对键的删除操作）
   原理：给每一个key都生成一个定时器，一旦过期了就马上删除。
   优缺点：内存空间利用率高，但CPU占用高。
   2. 惰性删除（访问key时检查删除）
   原理：当key查询时才检查它是否过期，如果过期则直接删除。
   优缺点：CPU占用低，但内存空间利用率低，容易出现OOM（内存溢出）.
   3. 定期删除（定期扫描key）
   原理：以某种频率定期去扫描过期key，如果过期则删除。
   定期删除的存在必不可少，因为存在一些过期且永久不再访问的key，如果都依赖惰性删除，那么它们将会永久占用内存。
   优缺点：CPU占用较低，空间利用率较高。redis是采用惰性删除+定期删除的组合。

定期删除实现

1. 过期key是如何管理？
   redis会将过期key单独放到一个字典中。
2. 如何定期扫描？
   为了解决效率问题，定期删除策略并不是遍历整个字典，它采用的是贪心算法，具体的如下：
   2.1. 从过期字典中挑选出20个key；
   2.2. 删除其中已过期的key；
   2.3. 如果删除的key占比超过了1/4则重复步骤1；
   基于以上逻辑为了解决循环过度导致线程卡死的现象，在算法上加上了超时时间的机制，默认时间是25ms。
   扫描频率：redis默认是每隔10秒扫描一次。

惰性删除实现（同步变异步，子线程释放内存）

4.0之前懒惰删除默认是在主线程删除并释放key内存的，即这整个操作是同步的，这会造成主线程的同步阻塞，
为了解决这个问题，在4.0+版本又做了优化，释放key内存可以放到了异步线程中去做了（lazy-free），目的是可以减少主线程释放内存的耗时，提升主线程处理性能。

总结就是：
4.0之前惰性删除是同步删除，4.0之后开启了lazy-free后则为多线程的异步删除，将释放内存的耗时的操作放在后台处理。

内存淘汰机制（以上均失效）

在redis.conf中配置，允许用户设置最大使用内存大小
LRU：当内存不足以容纳新写入数据时，移除最近最少使用的key。

总结

1. 从内存利用率来考虑，所有的数据都得设置过期时间，除非业务上的强要求；

Redis定期删除过期key时，会导致服务短暂的不可用；如果存在大量key同时过期，这会导致被动删除key的三个步骤循环多次，从而导致Redis服务出现卡顿情况，这种情况在大型流量项目是无法接收的。
过期key的时间尽量打散，不然会出现大量key同时过期，会导致redis卡顿及缓存雪崩的问题。