Redis内存策略

1.Redis中Key的过期策略

问题1：Redis是如何知道一个key是否过期呢？

        Redis会利用两个字典分别记录key-value对（dict）以及key-ttl对（expires）。

1.1 立即删除

        在设置键的过期时间时，会创建一个回调事件，当过期时间达到时， 自动执行回调事件去删除键。但是立即删除对 cpu 是最不友好的。

1.2 惰性删除

        惰性删除是指某个键值过期后，此键值不会马上被删除，而是等到下次访问该键值的时候，等到去expires中去查询才会发现过期了，此时才会删除。但是如果过期了，后面不在访问的话，就会一直在expires中，所以惰性删除的缺点就是会浪费内存。

        由上面的两幅图我们发现其实在执行写操作和读操作时，都会先去expires字典中检查key是否过期。  

1.3 周期删除

通过一个定时任务，周期性的抽样部分的key，然后对过期的key执行删除。执行周期有两种：

1.Redis初始化时会设置一个定时任务serverCron()，按照server.hz的频率来执行过期key清理，模式为SLOW。

SLOW模式规则：

（1）执行频率受到server.hz的影响，默认为10，即每秒执行10次，每一个周期100ms。

（2）执行清理耗时不能超过一个周期时间的25%(即25ms)。

（3）逐个遍历，抽取20个key判断是否过期。

（4）如果没达到时间上限(25ms)并且过期key比列大于10%，则再进行一次抽样，否则结束。

2.Redis的每个事件循环前会调用beforeSleep()函数，执行过期key清理，模式为FAST。

FAST模式规则：

（1）与beforeSleep()(在注册FD监听前执行)调用频率有关，但是两次调用间隔不能低于2ms，如果低了，直接越过。

（2）执行清理耗时不超过1ms。

（3）逐个遍历，抽取20个key判断是否过期。

（4）如果没达到时间上限(1ms)并且过期key比列大于10%，则再进行一次抽样，否则结束。

1.4三种删除方式总结

可以看到，第二种为被动删除，第一种和第三种为主动删除，且第三种实时性更高。每隔一段时间执行一次删除操作，并通过限制删除操作执行的时长和频率，来减少删除操作对 cpu 的影响。另一方面定时删除也有效的减少了因惰性删除带来的内存浪费。

所以redis使用的过期键值删除策略是：惰性删除加上定期删除，两者配合使用。

2.淘汰策略

        内存淘汰：就是当Redis内存使用达到设置的阈值时，Redis主动挑选部分key删除以释放更多内存的流程。在配置文件中可以进行设置淘汰策略：

Redis支持8种不同策略来选择要删除的key，如下：

• noeviction(默认)：不淘汰任何key，但是内存满时不允许写入新数据。

• volatile-TTL：对设置了TTL的key，比较key的剩余TTL值，TTL越小越先被淘汰。

• allkeys-Random：对全体的key，随机进行淘汰。也就是直接从db->dict中随机挑选。

• volatile-Random：对设置了TTL的key，随机进行淘汰。也就是从expires中随机挑选。

• allkeys-LRU：对全体key，基于LRU算法进行淘汰。

• volatile-LRU：对设置了TTL的key，基于LRU算法进行淘汰。

• allkeys-LFU：对全体的key，基于LFU算法进行淘汰。

• volatile-LFU：对设置了TTL的key，基于LFU算法进行淘汰。

  总体的流程如下：

 

手写LRU算法：

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手写LFU算法：

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