8.Redis内存淘汰策略

内存淘汰机制

当 Redis 内存超出物理内存限制时，内存的数据会开始和磁盘产生频繁的交换 (swap)。 交换会让 Redis 的性能急剧下降，对于访问量比较频繁的 Redis 来说，这样低速的存取效率基本上等于不可用。

在生产环境中我们是不允许 Redis 出现交换行为的，为了限制最大使用内存，Redis 提供了配置参数 maxmemory 来限制内存超出期望大小。

1.淘汰策略

当实际内存超出 maxmemory 时，Redis 提供了6种可选策略 (maxmemory-policy) 来让用户自己决定该如何腾出新的空间以继续提供读写服务。

• noeviction：不会继续服务写请求 (DEL 请求可以继续服务)，读请求可以继续进行。这样可以保证不会丢失数据，但是会让线上的业务不能持续进行。这是默认的淘汰策略。
• volatile-lru：尝试淘汰设置了过期时间的 key，通过LRU算法驱逐最近最少使用的key。没有设置过期时间的 key 不会被淘汰，这样可以保证需要持久化的数据不会突然丢失。
• volatile-random：尝试淘汰设置了过期时间的 key，在设置了过期时间的key集合中随机选择数据淘汰。
• volatile-ttl：尝试淘汰设置了过期时间的 key，在设置了过期时间的key集合中优先淘汰ttl小的。
• allkeys-lru：和volatile-lru的区别在于要淘汰的key对象是全体key集合而不只是设置了过期时间的key，其他都一样。
• allkeys-random：和volatile-random的区别在于要淘汰的key对象是全体key集合而不只是设置了过期时间的key，其他都一样。

Redis4.0后新增了两个策略：

volatile-lfu：尝试淘汰设置了过期时间的 key，通过LFU算法驱逐使用频率最少的key。没有设置过期时间的 key 不会被淘汰。

allkeys-lfu：和volatile-lfu的区别在于要淘汰的key对象是全体key集合而不只是设置了过期时间的key，其他都一样。

2.LRU算法

Redis LRU使用的是近似LRU算法，它跟 LRU 算法还不太一样。之所以不使用 LRU 算法，是因为需要消耗大量的额外的内存，需要对现有的数据结构进行较大的改造。近似 LRU 算法则很简单，在现有数据结构的基础上使用随机采样法来淘汰元素，能达到和 LRU 算法非常近似的效果。

Redis 为实现近似 LRU 算法，它给每个 key 增加了一个额外的小字段，这个字段长度24位，存的是最后一次被访问的时间戳，当Redis执行写操作时，发现内存超出我们配置的{maxmemory_samples}个样本，默认值为5，然后淘汰掉最旧的key，如果淘汰后内存还超出{maxmemory}为止。

采样数越大，近似LRU算法的效果越接近严格LRU算法，通过样本数量调整算法的精度

淘汰池是一个数组，它的大小是${maxmemory_samples}，在每次淘汰循环中，新随机出的key列表会淘汰池中的key列表进行融合，淘汰掉最旧的一个key之后，保留剩余较旧的key列表放入淘汰池等待下一个循环。