Redis 过期策略和内存淘汰机制

Redis 缓存作为提高系统性能最好的方式相信大家对其一定不陌生，各位作为秃头老码农不仅需要掌握 Redis 的基础用法还得了解 Redis 的相关原理，比如 Redis 过期策略和内存淘汰机制。

大家都知道，Redis 缓存使用的是内存资源，虽然缓存服务器会配置比较高的内存资源，但如果对于 Redis 中的缓存数据我们不管不顾，内存资源总有耗尽的时候，这时缓存服务器就无法再对外提供服务了。我们要用有限的服务器资源支撑更多的业务服务，就必须要让那些访问频率不高的缓存删除掉，为新的缓存腾出内存空间。

Redis 主要通过两种方式相互配合来实现键值的清理，即：过期策略和内存淘汰机制。

内存淘汰策略

当 Redis 节点分配的内存使用到达最大值以后，为了继续提供服务，Redis 会启动内存淘汰策略，在 Redis4.0 之前主要是以下六种淘汰策略：

• noeviction：不淘汰任何数据，当内存不足时，执行缓存新增操作会报错，这种策略下可以保证数据不丢失，它也是 Redis 默认的内存淘汰策略。
• allkeys-lru：淘汰整个键值中最久未使用的键值，这也就是我们常说的 LRU 算法。
• allkeys-random：随机淘汰任意键值。
• volatile-lru：淘汰所有设置了过期时间的键值中最久未使用的键值。
• volatile-random：随机淘汰设置了过期时间的任意键值。
• volatile-ttl：优先淘汰设置了过期时间中更早过期的键值。

通过上面的内存淘汰策略可以看出，以 allkeys- 开头的表示从所有 key 中进行数据淘汰，而以 volatile- 开头的会从设置了过期时间的 key 中进行数据淘汰。

而在 Redis4.0 版本中又新增了 2 种淘汰策略：

• allkeys-lfu，淘汰整个键值中最少使用的键值，这也就是我们常说的 LRU 算法。
• volatile-lfu，淘汰所有设置了过期时间的键值中最少使用的键值。

LRU（Least Recently Used，最近最少使用），根据最近被使用的时间，离当前最远的数据优先被淘汰；

LFU（Least Frequently Used，最不经常使用），在一段时间内，缓存数据被使用次数最少的会被淘汰。

大家可以在 redis.conf 配置文件中修改配置项 maxmemory-policy ，将其修改成需要设置的类型即可。

缓存过期策略

内存淘汰策略是当内存不够用时才会触发的一种机制，是缓存服务层面的操作，而过期策略定义的是具体缓存数据何时失效。我们在使用 Redis 的时候经常会给 redis 的 key 设置一个过期时间如：EXPIRE key 30，过期策略就是指当 Redis 中缓存的 key 过期了，Redis 如何处理。

对于已经过期的数据，Redis 将使用两种策略搭配使用来删除这些过期的键值，分别是惰性删除，定期删除。

惰性删除

惰性删除 是指 Redis 服务器不主动删除过期的键值，而是在客户端要获取某个键值时，Redis 会先去检测一下这个 key 是否已经过期，如果没有过期则返回给客户端，如果已经过期了，那么 Redis 会删除这个 key 并返回 null 给客户端。

惰性删除可以解决一些过期了，但没被定期删除随机抽取到的 key。但有些过期的 key 既没有被随机抽取，也没有被客户端访问，就会一直保留在数据库，占用内存，长期下去可能会导致内存耗尽。所以 Redis 提供了内存淘汰机制来解决这个问题。

惰性删除的优点是不会浪费太多的系统资源，只是在每次访问时才检查键值是否过期。缺点是像上面说的删除过期键不及时，造成了一定的空间浪费。

定期删除

定期删除 是指 Redis 服务器每隔一段时间会检查一下缓存数据库，看看是否有过期键可以被清除。默认情况下 Redis 定期检查的频率是每秒扫描 10 次，用于定期清除过期键。当然此值还可以通过配置文件进行设置，在 redis.conf 中修改配置“hz”即可，默认的值为“hz 10”。

因为 key 太多，如果全盘扫描所有的 key 会非常耗性能，所以定期删除是随机抽取一些 key 来删除。这样就有可能删除不完，需要惰性删除配合。