redis 从0到1完整学习 （十七）：内存回收之内存淘汰策略

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1. 引言

前情提要：
《redis 从0到1完整学习 （一）：安装&初识 redis》
《redis 从0到1完整学习 （二）：redis 常用命令》
《redis 从0到1完整学习 （三）：redis 数据结构》
《redis 从0到1完整学习 （四）：字符串 SDS 数据结构》
《redis 从0到1完整学习 （五）：集合 IntSet 数据结构》
《redis 从0到1完整学习 （六）：Hash 表数据结构》
《redis 从0到1完整学习 （七）：ZipList 数据结构》
《redis 从0到1完整学习 （八）：QuickList 数据结构》
《redis 从0到1完整学习 （九）：SkipList 数据结构》
《redis 从0到1完整学习 （十）：RedisObject 数据结构》
《redis 从0到1完整学习 （十一）：RedisObject 之 String 类型》
《redis 从0到1完整学习 （十二）：RedisObject 之 List 类型》
《redis 从0到1完整学习 （十三）：RedisObject 之 Set 类型》
《redis 从0到1完整学习 （十四）：RedisObject 之 ZSet 类型》
《redis 从0到1完整学习 （十五）：RedisObject 之 Hash 类型》
《redis 从0到1完整学习 （十六）：内存回收之 key 过期处理策略》

之前我们介绍了 redis 的内存回收的 key 过期的处理策略，本文接着主要介绍 redis 内存淘汰策略以及内存淘汰策略的配置方法。

2. redis 源码下载

Redis 源码可以点击这里下载，方便查看其中定义的一些数据结构。

3. 内存回收策略

Redis 内存淘汰策略：当 Redis 服务器的内存使用达到预设的最大限制时，为了防止内存溢出，Redis 会按照配置的淘汰策略来决定如何删除部分数据以回收内存。以下是一些主要的内存淘汰策略：

1. noeviction：

   • 默认策略。不进行任何内存淘汰，当内存不足以容纳新写入的数据时，所有会导致内存增加的操作（如SET、LPUSH等）都会返回错误。

2. volatile-lru：

   • 仅对设置了过期时间（TTL）的键进行淘汰，采用 LRU（Least Recently Used，最近最少使用）算法，即优先移除最近最少访问且已过期的键。

3. allkeys-lru：

   • 对所有键（包括未设置过期时间的键）应用 LRU 算法，选择整个数据库中最久未使用的键进行淘汰。

4. volatile-lfu：

   • 同样只针对设置了过期时间的键，但采用 LFU（Least Frequently Used，最不经常使用）算法，根据键的历史访问频率来淘汰访问次数最少的键。

5. allkeys-lfu：

   • 对于所有键（无论是否设置过期时间）都使用 LFU 算法，淘汰整体上访问频率最低的键。

6. volatile-random：

   • 随机淘汰一个已设置过期时间的键。

7. allkeys-random：

   • 随机淘汰任意一个键，不论其是否设置了过期时间。从 db->dict （db的数据结构参考上一节）中随机挑选

8. volatile-ttl：

   • 根据键的剩余生存时间（TTL）来淘汰，优先淘汰即将过期的键，即 TT L越小，越先淘汰。

4. 如何设置内存淘汰策略

在实际应用中，应根据业务场景需求来选择合适的淘汰策略。Redis 4.0 及以后版本还引入了更精细化的内存管理功能，例如可配置的 LFU 和 LRU 淘汰阈值以及混合淘汰策略。同时，Redis提供了配置选项允许用户自定义内存最大使用量，并可以配合配置文件或运行时动态调整内存淘汰策略。

Redis 设置内存淘汰策略可以在配置文件中进行，或者在运行时动态调整。以下是两种方法的详细步骤：

4.1 在 Redis 配置文件设置（推荐重启后生效）

打开 Redis 的配置文件 redis.conf，找到与内存淘汰策略相关的配置项 maxmemory-policy 或 maxmemory，并根据需要进行修改。

例如，要设置为 LRU 淘汰策略（当所有键都参与淘汰时），可以添加或修改以下行：

maxmemory <your_memory_limit_in_bytes>
maxmemory-policy allkeys-lru

这里的 应替换为你的 Redis 实例希望使用的最大内存大小，单位是字节。

4.2 运行时动态调整

对于已经运行中的 Redis 实例，可以通过执行命令来动态调整内存淘汰策略：

config set maxmemory <your_memory_limit_in_bytes>
config set maxmemory-policy <policy_name>

其中 是新的内存限制值，而 可以是以下之一：

• noeviction
• volatile-lru
• allkeys-lru
• volatile-lfu
• allkeys-lfu
• volatile-random
• allkeys-random
• volatile-ttl
• noeviction (自 Redis 6.0 开始还支持lfu、volatile-lfu)

例如，若要在运行时将淘汰策略改为 LRU 并设置内存限制为 1GB，则执行：

redis-cli config set maxmemory 1073741824
redis-cli config set maxmemory-policy allkeys-lru

请注意，动态调整内存限制和策略可能会导致立即开始淘汰数据，因此请谨慎操作并在理解业务场景后再做决定。同时，如果已达到内存上限，在不增加可用内存的情况下更改策略可能无法立即缓解内存压力。

5. 参考

《redis 从0到1完整学习 （一）：安装&初识 redis》
《redis 从0到1完整学习 （二）：redis 常用命令》
《redis 从0到1完整学习 （三）：redis 数据结构》
《redis 从0到1完整学习 （四）：字符串 SDS 数据结构》
《redis 从0到1完整学习 （五）：集合 IntSet 数据结构》
《redis 从0到1完整学习 （六）：Hash 表数据结构》
《redis 从0到1完整学习 （七）：ZipList 数据结构》
《redis 从0到1完整学习 （八）：QuickList 数据结构》
《redis 从0到1完整学习 （九）：SkipList 数据结构》
《redis 从0到1完整学习 （十）：RedisObject 数据结构》
《redis 从0到1完整学习 （十一）：RedisObject 之 String 类型》
《redis 从0到1完整学习 （十二）：RedisObject 之 List 类型》
《redis 从0到1完整学习 （十三）：RedisObject 之 Set 类型》
《redis 从0到1完整学习 （十四）：RedisObject 之 ZSet 类型》
《redis 从0到1完整学习 （十五）：RedisObject 之 Hash 类型》
《redis 从0到1完整学习 （十六）：内存回收之 key 过期处理策略》

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