理解Redis的内存回收机制和过期淘汰策略

前言

我们知道Redis是分布式缓存中间件,它是基于内存运行,可是有没有想过比较好的服务器内存也不过几十G,能存多少数据呢,当内存占用满了之后该怎么办呢?需要存储新的数据到缓存中该如何办?就这些问题,接下来本文带你了解redis的内存回收机制。

为什么需要内存回收

在redis缓存中,set 指令可以指定 key的过期时间,当过期时间达到以后,key就会失效,那么redis就得将该key的内存进行释放掉。

redis回收机制有两部分

• 过期删除策略
• 内存淘汰策略

过期删除缓存策略

过期删除策略是指删除缓存中到期的数据key

Redis对于过期键有三种清除策略：

• 被动删除：当读/写一个已经过期的key时，会触发惰性删除策略，直接删除掉这个过期key
• 主动删除：由于惰性删除策略无法保证冷数据被及时删掉，所以Redis会定期主动淘汰一批已过期的key
• 主动清理:当前已用内存超过maxmemory限定时，触发主动清理策略

内存淘汰策略

内存淘汰策略是指达到maxmemory极限时，使用某种算法来决定来清理哪些数据，以保证新数据存入。

maxmemory:该参数在redis.conf文件中,如下图

通过maxmemory-policy参数来设置内存淘汰策略，当Redis所使用的内存达到maxmemory所设定的值时就会触发该策略。

主动清理策略在Redis 4.0 之前一共实现了 6 种内存淘汰策略，在 4.0 之后，又增加了 2 种策略，总共8种：

针对设置了过期时间的key做处理：

• volatile-ttl：在筛选时，会针对设置了过期时间的键值对，根据过期时间的先后进行删除，越早过期的越先被删除。【删除即将过期的key】
• volatile-random：就像它的名称一样，在设置了过期时间的键值对中，进行随机删除。【随机删除即将过期的key】
• volatile-lru：会使用 LRU 算法筛选设置了过期时间的键值对删除。【使用LRU算法删除即将过期的key】
• volatile-lfu：会使用 LFU 算法筛选设置了过期时间的键值对删除。【使用LFU算法删除即将过期的key】

针对所有的key做处理：

• allkeys-random：从所有键值对中随机选择并删除数据。【所有的数据集中随机删除数据,非常不靠谱的方式】
• allkeys-lru：使用 LRU 算法在所有数据中进行筛选删除。【所有的数据集中筛选部分使用LRU算法删除key】
• allkeys-lfu：使用 LFU 算法在所有数据中进行筛选删除。【所有的数据集中筛选部分使用LFU算法删除key】

不处理：

• noeviction：（默认使用该策略）不会剔除任何数据，拒绝所有写入操作并返回客户端错误信息"(error) OOM command not allowed when used memory"，此时Redis只响应读操作。

LRU和LFU的区别

LRU 算法（Least Recently Used，最近最少使用）

淘汰很久没被访问过的数据，以最近一次访问时间作为参考。

LFU 算法（Least Frequently Used，最不经常使用）

淘汰最近一段时间被访问次数最少的数据，以次数作为参考。