3妹:2哥,我已经学习了1.Redis概述 和 2.Redis的底层数据结构,知道了Redis的数据key-value结构,是放在内存里的。现在有个问题,那如果一直增加key, 内存不够用了咋办呢?
2哥:这个你想到了, Redis的设计者当然也想到了, Redis有过期策略和内存淘汰策略的。
3妹:这样啊, 那2哥给我讲讲呗。
2哥:可以是可以,就是口有点渴了,想喝杯咖啡。
3妹:可以,只要给我讲明白了,保证星巴克伺候。
2哥:哈哈,一言为定啊。
Redis的过期策略
我们都知道,Redis是key-value数据库,我们可以设置Redis中缓存的key的过期时间。
expires
字典会保存所有设置了过期时间的key的过期时间数据,其中,key是指向键空间中的某个键的指针,value是该键的毫秒精度的UNIX时间戳表示的过期时间
。键空间是指该Redis集群中保存的所有键。
Redis的过期策略就是指当Redis中缓存的key过期了,Redis如何处理。过期策略通常有以下三种:
- 定时过期:每个设置过期时间的key都需要创建一个定时器,到过期时间就会立即清除。该策略可以立即清除过期的数据,对内存很友好;但是会占用大量的CPU资源去处理过期的数据,从而影响缓存的响应时间和吞吐量。
- 惰性过期:只有当访问一个key时,才会判断该key是否已过期,过期则清除。该策略可以最大化地节省CPU资源,却对内存非常不友好。极端情况可能出现大量的过期key没有再次被访问,从而不会被清除,占用大量内存。
-
定期过期:每隔一定的时间,会扫描一定数量的数据库的expires字典中一定数量的key,并清除其中已过期的key。该策略是前两者的一个折中方案。通过调整定时扫描的时间间隔和每次扫描的限定耗时,
可以在不同情况下使得CPU和内存资源达到最优的平衡效果
。
Redis中同时使用了惰性过期和定期过期两种过期策略。
Redis的内存淘汰机制
既然可以设置Redis最大占用内存大小,那么配置的内存就有用完的时候。那在内存用完的时候,还继续往Redis里面添加数据不就没内存可用了吗?
实际上Redis定义了几种策略用来处理这种情况:
noeviction(默认策略):对于写请求不再提供服务,直接返回错误(DEL请求和部分特殊请求除外)
allkeys-lru:从所有key中使用LRU算法进行淘汰
volatile-lru:从设置了过期时间的key中使用LRU算法
进行淘汰
allkeys-random:从所有key
中随机淘汰数据
volatile-random:从设置了过期时间的key
中随机淘汰
volatile-ttl:在设置了过期时间的key中,根据key的过期时间进行淘汰,越早过期的越优先被淘汰
当使用volatile-lru、volatile-random、volatile-ttl这三种策略时,如果没有key可以被淘汰,则和noeviction一样返回错误
作为内存数据库,出于对性能和内存消耗的考虑,Redis 的淘汰算法实际实现上并非针对所有 key,而是抽样一小部分并且从中选出被淘汰的 key。
使用 Redis 缓存数据时,为了提高缓存命中率,需要保证缓存数据都是热点数据。可以将内存最大使用量设置为热点数据占用的内存量,然后启用 allkeys-lru 淘汰策略,将最近最少使用的数据淘汰。
Redis 4.0 引入了 volatile-lfu 和 allkeys-lfu 淘汰策略,LFU 策略通过统计访问频率,将访问频率最少的键值对淘汰。
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