Redis（六）--- Redis过期策略与内存淘汰机制

1、简述

关于Redis键的过期策略，首先要了解两种时间的区别，生存时间和过期时间；

生存时间：一段时长，如30秒、6000毫秒，设置键的生存时间就是设置这个键可以存在多长时间，命令有两个 expire（秒）、pexpire（毫秒）（可以参考Redis（四）--- Redis命令参考）。

过期时间：一个时间点，unix时间戳，设置键的过期时间就是设置键在之后的某个时间点过期，命令两个expreat（秒时间戳）、pexpireat（毫秒时间戳）。

无论是过期时间或生存时间，在底层存储都会转换为unix时间戳，由于过期就是设置的unix时间错，所以我们通常把两种时间都叫做过期时间。

当内存使用达到Redis限制的上限时，就会触发内存淘汰机制。

2、过期策略

通过上一章（Redis（五）--- Redis的持久化RDB和AOF）第一节可以知道，Reids键的过期时间都是存在数据库结果中的过期字典中的，那么一个键过期了，什么时候回进行删除呢？有三种策略。

（1）定时删除：在设置过期时间的同时，设置一个定时器，定时器的执行时间就是过期的时间点。

- 优点：对内存最友好，过期的键会以最快的被删除，释放内存。
- 缺点：对CPU时间最不友好，在大量键设置过期时间时，会创建大量的定时器，执行浪费CPU时间。

（2）惰性删除：不管键是否过期，只有每次取值的时候，才检查是否过期，过期就删除。

- 优点：对CPU时间最友好，取值时检查，只对当前键操作，不影响其他。
- 缺点：队内存不友好，可能会存在大量过期的未被使用的键值没有删除，无用数据占用了大量内存。

（3）定期删除：每隔一段时间，程序对数据库进行一次检查，过期的就删除。

优点：前两种方案的折中，通过减少执行频率来减少对CPU时间的影响，通过定期删除减少了对内存的浪费。
缺点：执行频率需要掌握好，不然太频繁则退化成定时删除，太少则退化成惰性删除。

Redis采用的是惰性删除和定期删除两种策略。

持久化和复制对过期键的处理

（1）RDB持久化

主服务器：RDB文件无论是生成或载入，都会对过期键进行检查；生成时，过期键不写入；载入时，过期键会忽略。

从服务器：载入时，不会检查是否过期，数据都会载入。

（2）AOF持久化

AOF文件写入时，键过期未删除，不影响；键过期已删除，则在AOF文件后追加DEL命令。

（3）AOF重写

AOF重写过程中会进行检查，过且的键忽略。

（4）复制

主从模式下，由主服务器进行删除过期键，并显示的向从服务器发送DEL命令；从服务器自身不具备删除过期键值行为。

3、内存淘汰机制

当Redis的内存使用达到设置的内存上限时就会触发内存淘汰机制，按照特定的淘汰算法进行数据清理，释放内存。

具体的内存淘汰算法有一以下几种：

（1）noeviction：不淘汰，内存不足时，新写入会报错。

（2）allkeys-lru：LRU，内存不足时，淘汰最近最少使用的key。

（3）allkeys-random：随机，内存不足时，在所有key中随机选择一个key淘汰。

（4）volatile-lru：过期时间内LRU，内存不足时，在设置了过期时间的key中，淘汰最近最少使用的key。

（5）volatile-random：过期时间内随机，内存不足时，在设置了过期时间的key中，随机选择一个key淘汰。

（6）volatile-ttl：更早过期时间，内存不足时，在设置了过期时间的key中，选择有更早过期时间的key淘汰。

Redis默认使用的是LRU算法，需要注意的是LRU并不是多有的keys进行LRU，而是在所有的key中随机选择3个key，在这3个key中进行LRU算法选择；3个这个个数可以在redis配置文件中进行配置maxmeory-samples选项。

在大规模并发的情况下，我们可以使用集群方式进行内存的扩充。

4、总结

- Redis的过期策略和内存淘汰机制是两种不同的方式，注意不要混淆
- 在内存淘汰期间并不会影响过期删除处理，过期策略主要用于处理内存中过且的数据。

参考：

《Redis设计与实现》黄健宏著，网上对Redis的详解等

此博客为笔者使用redis很久之后，参考网络上各类文章总结性书写，原创手打，如有错误欢迎指正。