Redis的三种删除策略及逐出算法示例详解
一、前言在文章开始之前，我先问大家一个问题：当我们使用指令：expirekeysecond给一个key设置过期时间，过期时间一到，这个key对应的过期数据真的被服务器立即删除了吗？答案是并不会立即删除。知道了这个答案，就来看看Redis中如何处理过期的数据。二、Redis中的数据特征Redis是一种内存级数据库，所有数据均存放在内存中，内存中的数据可以通过TTL指令获取其状态，有三种状态：指令结果状态XX具有时效性的数据-1永久有效的数据-2已经过期的数据或被删除的数据或未定义的数据三、时效性数据储存结构
一、前言
在文章开始之前，我先问大家一个问题：当我们使用指令：expire key second给一个key设置过期时间，过期时间一到，这个key对应的过期数据真的被服务器立即删除了吗？答案是并不会立即删除。知道了这个答案，就来看看Redis中如何处理过期的数据。
二、Redis中的数据特征
Redis是一种内存级数据库，所有数据均存放在内存中，内存中的数据可以通过TTL指令获取其状态，有三种状态：
| 指令结果 | 状态 |
|---|---|
| XX | 具有时效性的数据 |
| -1 | 永久有效的数据 |
| -2 | 已经过期的数据 或 被删除的数据 或 未定义的数据 |
三、时效性数据储存结构
当我们用指令设置过期数据后，数据对应的地址会放在expires空间中，存储方式是哈希，存储的value是过期时间。
四、数据删除策略
数据删除策略目标：在内存占用与CPU占用之间寻找一种平衡，顾此失彼都会造成整体redis性能的下降，甚至引发服务器宕机或内存泄露
1、定时删除
创建一个定时器，当key设置有过期时间，且过期时间到达时，由定时器任务立即执行对键的删除操作
优点：节约内存，到时就删除，快速释放掉不必要的内存占用
缺点：CPU压力很大，无论CPU此时负载量多高，均占用CPU，会影响redis服务器响应时间和指令吞吐量
2、惰性删除
数据到达过期时间，不做处理。等下次访问该数据时，会调用
expireIfNeeded()函数来判断该数据是否过期： 如果未过期，返回数据，发现已过期，删除，返回不存在优点：节约CPU性能，发现必须删除的时候才删除
缺点：内存压力很大，出现长期占用内存的数据
3、定期删除
流程分析：
Redis服务器启动初始化时，读取配置server.hz的值，默认为10
然后每秒钟执行10次
serverCron()方法，该方法用来检测服务器serverCron()方法又会调用databasesCron()方法，该方法是用来遍历数据库的，redis默认有16个数据库，从第一个数据库开始databasesCron()方法又会调用activeExpireCycle()方法，该方法会对每一个expires[*]逐一进行检测，每次执行250ms/server.hz；对某个expires[*]检测时，随机挑选W个key检测如果检测到key超时，则删除key；如果一轮中删除的key的数量>W25%，循环该过程；如果一轮中删除的key的数量≤W25%，检查下一个
expires[*]，0-15循环。其中W取值=ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP属性值如果activeExpireCycle()执行时间到期，下次从current_db继续向下执行
参数current_db用于记录activeExpireCycle() 进入哪个expires[*] 执行
总结：周期性轮询redis库中的时效性数据，采用随机抽取的策略，利用过期数据占比的方式控制删除频度内存压力不是很大，长期占用内存的冷数据会被持续清理
五、删除策略对比
| 定时删除 | 节约内存，无占用 | 不分时段占用CPU资源，频度高 | 拿时间换空间 |
|---|---|---|---|
| 惰性删除 | 内存占用严重 | 延时执行，CPU利用率高 | 拿空间换时间 |
| 定期删除 | 内存定期随机清理 | 每秒花费固定的CPU资源维护内存 | 随机抽查，重点抽查 |
六、逐出算法
1、概念引入
当新数据进入redis时，如果内存不足怎么办？Redis使用内存存储数据，在执行每一个命令前，会调用freeMemoryIfNeeded()检测内存是否充足。如果内存不满足新加入数据的最低存储要求，redis要临时删除一些数据为当前指令清理存储空间。清理数据的策略称为逐出算法。
注意：逐出数据的过程不是100%能够清理出足够的可使用的内存空间，如果不成功则反复执行。当对所有数据尝试完毕后，如果不能达到内存清理的要求，将出现错误信息。
2、八种配置
检测易失数据（可能会过期的数据集server.db[i].expires ）
| volatile-lru | 挑选最近最少使用的数据淘汰 |
|---|---|
| volatile-lfu | 挑选最近使用次数最少的数据淘汰 |
| volatile-ttl | 挑选将要过期的数据淘汰 |
| volatile-random | 任意选择数据淘汰 |
检测全库数据（所有数据集server.db[i].dict ）
| allkeys-lru | 挑选最近最少使用的数据淘汰 |
|---|---|
| allkeys-lfu | 挑选最近使用次数最少的数据淘汰 |
| allkeys-random | 任意选择数据淘汰 |
放弃数据驱逐：
| no-enviction | 禁止驱逐数据（redis4.0中默认策略） |
|---|
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