一、Redis數(shù)據(jù)特征

??Redis是一種內(nèi)存級數(shù)據(jù)庫，所有的數(shù)據(jù)均存放在內(nèi)存中，內(nèi)存中的數(shù)據(jù)可以通過TTL指令獲取其狀態(tài)。
??TTL返回的值有三種情況：正數(shù)，-1，-2

• 正數(shù)：代表該數(shù)據(jù)在內(nèi)存中還能存活的時(shí)間
• -1：永久有效的數(shù)據(jù)
• 2 ：已經(jīng)過期的數(shù)據(jù) 或被刪除的數(shù)據(jù) 或 未定義的數(shù)據(jù)

二、過期數(shù)據(jù)

??Redis內(nèi)部，每當(dāng)我們設(shè)置一個(gè)鍵的過期時(shí)間時(shí)，Redis就會將該鍵帶上過期時(shí)間存放到一個(gè)過期字典中。
??當(dāng)我們查詢一個(gè)鍵時(shí)，Redis便首先檢查該鍵是否存在過期字典中，如果存在，那就獲取其過期時(shí)間。然后將過期時(shí)間和當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行比對，比系統(tǒng)時(shí)間大，那就沒有過期；反之判定該鍵過期。

三、過期數(shù)據(jù)刪除策略

3.1 數(shù)據(jù)刪除策略的目標(biāo)

在內(nèi)存占用與CPU占用之間尋找一種平衡，顧此失彼都會造成整體redis性能的下降，甚至引發(fā)服務(wù)器宕機(jī)或 內(nèi)存泄露

針對過期數(shù)據(jù)要進(jìn)行刪除的時(shí)候都有哪些刪除策略呢？

• 1.定時(shí)刪除
• 2.惰性刪除
• 3.定期刪除

3.2 定時(shí)刪除

創(chuàng)建一個(gè)定時(shí)器，當(dāng)key設(shè)置有過期時(shí)間，且過期時(shí)間到達(dá)時(shí)，由定時(shí)器任務(wù)立即執(zhí)行對鍵的刪除操作

• 優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約內(nèi)存，到時(shí)就刪除，快速釋放掉不必要的內(nèi)存占用
• 缺點(diǎn)：CPU壓力很大，無論CPU此時(shí)負(fù)載量多高，均占用CPU，會影響redis服務(wù)器響應(yīng)時(shí)間和指令吞吐量
• 總結(jié)：用處理器性能換取存儲空間（拿時(shí)間換空間）

3.3 惰性刪除

數(shù)據(jù)到達(dá)過期時(shí)間，不做處理。等下次訪問該數(shù)據(jù)時(shí)，我們需要判斷

1. 如果未過期，返回?cái)?shù)據(jù)
2. 發(fā)現(xiàn)已過期，刪除，返回不存在

• 優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約CPU性能，發(fā)現(xiàn)必須刪除的時(shí)候才刪除
• 缺點(diǎn)：內(nèi)存壓力很大，出現(xiàn)長期占用內(nèi)存的數(shù)據(jù)
• 總結(jié)：用存儲空間換取處理器性能（拿時(shí)間換空間）

3.4 定期刪除

定時(shí)刪除和惰性刪除這兩種方案都是走的極端，那有沒有折中方案？

我們來講redis的定期刪除方案：

• Redis啟動服務(wù)器初始化時(shí)，讀取配置server.hz的值，默認(rèn)為10

• 每秒鐘執(zhí)行server.hz次serverCron()-------->databasesCron()--------->activeExpireCycle()

• **activeExpireCycle()**對每個(gè)expires[*]逐一進(jìn)行檢測，每次執(zhí)行耗時(shí)：250ms/server.hz

• 對某個(gè)expires[*]檢測時(shí)，隨機(jī)挑選W個(gè)key檢測

  如果key超時(shí)，刪除key如果一輪中刪除的key的數(shù)量>W*25%，循環(huán)該過程如果一輪中刪除的key的數(shù)量≤W*25%，檢查下一個(gè)expires[*]，0-15循環(huán)W取值=ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP屬性值

• 參數(shù)current_db用于記錄activeExpireCycle() 進(jìn)入哪個(gè)expires[*] 執(zhí)行

• 如果activeExpireCycle()執(zhí)行時(shí)間到期，下次從current_db繼續(xù)向下執(zhí)行

• 總的來說：定期刪除就是周期性輪詢r(jià)edis庫中的時(shí)效性數(shù)據(jù)，采用隨機(jī)抽取的策略，利用過期數(shù)據(jù)占比的方式控制刪除頻度

• 特點(diǎn)1：CPU性能占用設(shè)置有峰值，檢測頻度可自定義設(shè)置

• 特點(diǎn)2：內(nèi)存壓力不是很大，長期占用內(nèi)存的冷數(shù)據(jù)會被持續(xù)清理

• 總結(jié)：周期性抽查存儲空間（隨機(jī)抽查，重點(diǎn)抽查）

3.5 刪除策略對比

1：定時(shí)刪除：

節(jié)約內(nèi)存，無占用,
不分時(shí)段占用CPU資源，頻度高,
拿時(shí)間換空間

2：惰性刪除：

內(nèi)存占用嚴(yán)重
延時(shí)執(zhí)行，CPU利用率高
拿空間換時(shí)間

3：定期刪除：

內(nèi)存定期隨機(jī)清理
每秒花費(fèi)固定的CPU資源維護(hù)內(nèi)存
隨機(jī)抽查，重點(diǎn)抽查

3.6 實(shí)際應(yīng)用

實(shí)際應(yīng)用場景Redis的過期刪除策略就是：惰性刪除+定期刪除兩種策略配合使用。

    注：Redis服務(wù)器沒有使用定時(shí)刪除這種策略；

惰性刪除：Redis的惰性刪除策略由db.c/expireIfNeeded函數(shù)實(shí)現(xiàn)，所有鍵讀寫命令執(zhí)行之前都會調(diào)用expireIfNeeded函數(shù)對其進(jìn)行檢查，如果過期，則刪除該鍵，然后執(zhí)行鍵不存在的操作；未過期則不作操作，繼續(xù)執(zhí)行原有的命令。

定期刪除：由redis.c/activeExpireCycle函數(shù)實(shí)現(xiàn)，函數(shù)以一定頻率執(zhí)行，每當(dāng)Redis的服務(wù)器性執(zhí)行redis.c/serverCron函數(shù)時(shí)，activeExpireCycle函數(shù)就會被調(diào)用，它在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，分多次遍歷服務(wù)器中的各個(gè)數(shù)據(jù)庫，從數(shù)據(jù)庫的expires字典中隨機(jī)檢查一部分鍵的過期時(shí)間，并刪除其中的過期鍵

四、數(shù)據(jù)淘汰策略

4.1 淘汰策略概述

什么叫數(shù)據(jù)淘汰策略？什么樣的應(yīng)用場景需要用到數(shù)據(jù)淘汰策略？

當(dāng)新數(shù)據(jù)進(jìn)入redis時(shí)，如果內(nèi)存不足怎么辦？在執(zhí)行每一個(gè)命令前，會調(diào)用**freeMemoryIfNeeded()**檢測內(nèi)存是否充足。如果內(nèi)存不滿足新 加入數(shù)據(jù)的最低存儲要求，redis要臨時(shí)刪除一些數(shù)據(jù)為當(dāng)前指令清理存儲空間。清理數(shù)據(jù)的策略稱為逐出算法。

注意：逐出數(shù)據(jù)的過程不是100%能夠清理出足夠的可使用的內(nèi)存空間，如果不成功則反復(fù)執(zhí)行。當(dāng)對所有數(shù)據(jù)嘗試完畢， 如不能達(dá)到內(nèi)存清理的要求，將出現(xiàn)錯(cuò)誤信息如下

(error) OOM command not allowed when used memory >'maxmemory'

4.2 策略配置

影響數(shù)據(jù)淘汰的相關(guān)配置如下：

1：最大可使用內(nèi)存，即占用物理內(nèi)存的比例，默認(rèn)值為0，表示不限制。生產(chǎn)環(huán)境中根據(jù)需求設(shè)定，通常設(shè)置在50%以上

maxmemory ?mb

2：每次選取待刪除數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，采用隨機(jī)獲取數(shù)據(jù)的方式作為待檢測刪除數(shù)據(jù)

maxmemory-samples count

3：對數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除的選擇策略

maxmemory-policy policy

那數(shù)據(jù)刪除的策略policy到底有幾種呢？一共是3類8種

第一類：檢測易失數(shù)據(jù)（可能會過期的數(shù)據(jù)集server.db[i].expires ）

volatile-lru：挑選最近最少使用的數(shù)據(jù)淘汰
volatile-lfu：挑選最近使用次數(shù)最少的數(shù)據(jù)淘汰
volatile-ttl：挑選將要過期的數(shù)據(jù)淘汰
volatile-random：任意選擇數(shù)據(jù)淘汰

[外鏈圖片轉(zhuǎn)存失敗,源站可能有防盜鏈機(jī)制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-rO91WUnz-1677378276118)(file://E:\鄧俊東學(xué)習(xí)\Redis\1.Redis高級\講義-md版本\img\lru.png?msec=1677376247604)]

第二類：檢測全庫數(shù)據(jù)（所有數(shù)據(jù)集server.db[i].dict ）

allkeys-lru：挑選最近最少使用的數(shù)據(jù)淘汰
allkeLyRs-lfu：：挑選最近使用次數(shù)最少的數(shù)據(jù)淘汰
allkeys-random：任意選擇數(shù)據(jù)淘汰，相當(dāng)于隨機(jī)

第三類：放棄數(shù)據(jù)驅(qū)逐

no-enviction（驅(qū)逐）：禁止驅(qū)逐數(shù)據(jù)(redis4.0中默認(rèn)策略)，會引發(fā)OOM(Out Of Memory)

注意：這些策略是配置到哪個(gè)屬性上？怎么配置？如下所示

maxmemory-policy volatile-lru

數(shù)據(jù)淘汰策略配置依據(jù)

使用INFO命令輸出監(jiān)控信息，查詢緩存 hit 和 miss 的次數(shù)，根據(jù)業(yè)務(wù)需求調(diào)優(yōu)Redis配置