Redis面试题

一、 key过期删除策略

看到过期删除策略，大家现在脑袋里面可能会想为什么要学这个？ 这有什么好说的，之前不是已经学过EXPIRE命令了， 给key设置过期时间，到期了不就删除了吗？

大家这个想法是没有任何问题的， 但是，绝对没有大家想象的那么简单。我们现在思考一个问题：如果一个key过期了，那么它实际是在什么时候被删除的呢？

​ 可能很多同学的答案是： 到期了就直接被删除了。 但是这里告诉大家，这个答案是错误的。

​ 这就需要给大家介绍下，Redis中对于过期键的过期删除策略：

• 定时删除
• 惰性删除
• 定期删除

下面我就来逐一学习这三种过期删除策略的工作机制。

1 、定时删除

​ 它会在设置键的过期时间的同时，创建一个定时器， 当键到了过期时间，定时器会立即对键进行删除。 这个策略能够保证过期键的尽快删除，快速释放内存空间。

​ 但是有得必有失。 Redis的操作频率是非常高的。绝大多数的键都是携带过期时间的，这样就会造成出现大量定时器执行，严重降低系统性能。

​ 总的来说：该策略对内存空间足够友好， 但对CPU非常不友好，会拉低系统性能，因此不建议使用。

2、 惰性删除

​ 为了解决定时删除会占用大量CPU资源的问题， 因此产生了惰性删除。

​ **它不持续关注key的过期时间， 而是在获取key时，才会检查key是否过期，如果过期则删除该key。**简单来说就是：平时我不关注你，我用到你了，我才关注你在不在。

​ 根据惰性删除来说，大家感觉它存在什么问题呢？

​ 虽然它解决了定时删除会占用大量CPU资源的问题， 但是它又会造成内存空间的浪费。假设Redis中现在存在大量过期key，而这些过期key如果都不被使用，它们就会保留在redis中，造成内存空间一直被占用。

​ 总的来说：惰性删除对CPU足够友好，但是对内存空间非常不友好，会造成大量内存空间的浪费。

3、 定期删除

​ 根据刚才的学习大家可以发现，不管是定时删除还是惰性删除优缺点都非常明显：

• 定时删除对内存空间友好，对CPU不友好。
• 惰性删除对CPU友好，对内存空间不友好。

那现在有没有一种策略，能够平衡这两者的优缺点呢？ 因此出现了定期删除。

3.1 工作机制

​ 定期删除，顾名思义，就是每隔一段时间进行一次删除。 那么大家想一下，应该隔多久删一次？ 一次又删除多少过期key呢？

• 如果删除操作执行次数过多、执行时间过长，就会导致和定时删除同样的问题：占用大量CPU资源去进行删除操作。
• 如果删除操作执行次数过少、执行时间过短，就会导致和惰性删除同样的问题：内存资源被持续占用，得不到释放。

所以定期删除最关键的就在于执行时长和频率的设置。

• 默认每秒运行10次会对具有过期时间的key进行一次扫描，但是并不会扫描全部的key，因为这样会大大延长扫描时间。
• 每次默认只会随机扫描20个key，同时删除这20个key中已经过期的key。
• 如果这20个key中过期key的比例达超过25%，则继续扫描。

3.2 参数配置

​ 默认每秒扫描10次，对于这个参数能不能手动调整呢？

​ 当然是可以的，只需要修改redis.conf中的hz参数即可。

对于hz参数，官方建议不要超过100，否则会对CPU造成比较大的压力。

内存淘汰策略

1 为什么需要内存淘汰策略

学习完过期删除策略后， 大家思考两个问题：

• 通过惰性+定期删除，能不能百分百避免过期key没有被删除的情况？
• 当大量插入插入到Redis，但内存空间不足时，Redis会如何处理呢？

举个例子：

有一些已经过期的key，定期扫描一直都没有扫描到它，而且这些key也一直没有被使用。 那么它们就会一直在内存中存在。同时继续向Redis不断插入新数据，最终造成内存空间不足的问题。

​ 对于这种问题的解决，就用到了内存淘汰策略。

2 最大内存参数配置

那么现在有的同学可能会想，那我把内存空间设置的很大不就可以了。 ok，你可以把它设置的大一些，但是怎么设置呢？

修改redis.conf中的maxmemory 来设置最大内存。

在64位操作系统中，如果未设置或设置0，代表无限制。而在32位系统中，默认内存大小为3GB。但是实际生产环境下，一般会设置物理内存的四分之三左右。

3 策略详解

​ 当客户端执行命令，添加数据时，Redis会检查内存空间大小，如超过最大内存，则触发内存淘汰策略。

在Redis中默认提供了三类八种淘汰策略。

​ 对于这些策略各自的含义，我们还需要一点前置知识的铺垫，这里我们可以看到两个名称：lru、lfu，他俩是什么意思呢？

他们的学名叫做：数据驱逐策略。 其实所谓的驱逐就是将数据从内存中删除掉。

• lru：Least Recently Used，它是以时间为基准，删除最近最久未被使用的key。
• lfu：Least Frequently Used，它是以频次为基准，删除最近最少未被使用的key。

那理解了lru和lfu之后，我们再回来看这三类八种内存淘汰策略各自的机制。

知识小贴士：

​ 对于LRU和TTL相关策略，每次触发时，redis会默认从5个key中一个key符合条件的key进行删除。如果要修改的话，可以修改redis.conf中maxmemory-samples属性值

4 生产环境下的策略设置&选择

刚才已经为大家介绍完了redis中的八种内存淘汰策略，那么此时大家可能在想，这些策略我应该如何设置？何时来选择哪种策略使用？

​ 对于这两个问题，来给大家做一个一一解答：

4.1 策略设置

​ redis默认使用noeviction，我们可以通过修改redis.conf中maxmemory-policy属性值设置不同的内存淘汰策略。

4.2 不同策略的使用场景

1、Redis只做缓存，不做DB持久化，使用allkeys。如状态性信息，经常被访问，但数据库不会修改。

2、同时用于缓存和DB持久化，使用volatile。如商品详情页。

3、存在冷热数据区分，则选择LRU或LFU。如热点新闻，热搜话题等。

4、每个key被访问概率基本相同，选择使用random。如企业内部系统，访问量不大，删除谁对数据库也造成太大压力。

5、根据超时时间长久淘汰数据，选择选用ttl。如微信过期好友请求。