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redis 的过期策略+内存淘汰机制+手写LRU 代码

redis 的过期策略+内存淘汰机制+手写LRU 代码

作者: rs汀 | 来源:发表于2019-10-28 22:14 被阅读0次

    1.话不多说,先提问题(某互联网公司面试~~~~)

    线上写代码的时候,想当然的认为写进 redis 的数据就一定会存在,后面导致系统各种 bug,怎么办?
    • 往 redis 写入的数据怎么没了?redis 是缓存,生产环境的 redis 经常会丢掉一些数据,写进去了,过一会儿可能就没了,一台机器就几十个 G 的内存,但是可以有几个 T 的硬盘空间。redis 主要是基于内存来进行高性能、高并发的读写操作的。

    • 那既然内存是有限的,比如 redis 就只能用 5G,你要是往里面写了 10G 的数据,会咋办?当然会干掉 5G 的数据,然后就保留 5G 的数据了。那干掉哪些数据?保留哪些数据?当然是干掉不常用的数据,保留常用的数据了。

    • 数据明明过期了,怎么还占用着内存?

    这是由 redis 的过期策略来决定。

    2.redis 的过期策略

    redis 过期策略是:定期删除+惰性删除。

    • 所谓定期删除,指的是 redis 默认是每隔100ms就随机抽取一些设置了过期时间的 key,检查其是否过期,如果过期就删除。

    • 假设 redis 里放了 10w 个 key,都设置了过期时间,你每隔几百毫秒,就检查 10w 个 key,那 redis 基本上就死了,cpu 负载会很高的,消耗在你的检查过期 key 上了。注意,这里可不是每隔 100ms 就遍历所有的设置过期时间的 key,那样就是一场性能上的灾难。实际上 redis 是每隔 100ms 随机抽取一些 key 来检查和删除的。

    • 定期删除可能会导致很多过期 key 到了时间并没有被删除掉,那咋整呢?所以就是惰性删除了。这就是说,在你获取某个 key 的时候,redis 会检查一下 ,这个 key 如果设置了过期时间那么是否过期了?如果过期了此时就会删除,不会给你返回任何东西。获取 key 的时候,如果此时 key 已经过期,就删除,不会返回任何东西。

    • 但是实际上这还是有问题的,如果定期删除漏掉了很多过期 key,然后你也没及时去查,也就没走惰性删除,此时会怎么样?如果大量过期 key 堆积在内存里,导致 redis 内存块耗尽了,咋整?

    答案是:走内存淘汰机制

    3.内存淘汰机制

    redis 内存淘汰机制有以下几个:

    • noeviction: 当内存不足以容纳新写入数据时,新写入操作会报错,这个一般没人用吧,实在是太恶心了。

    • allkeys-lru:当内存不足以容纳新写入数据时,在键空间中,移除最近最少使用的 key(这个是最常用的)。

    • allkeys-random:当内存不足以容纳新写入数据时,在键空间中,随机移除某个 key,这个一般没人用吧,为啥要随机,肯定是把最近最少使用的 key 给干掉啊。

    • volatile-lru:当内存不足以容纳新写入数据时,在设置了过期时间的键空间中,移除最近最少使用的 key(这个一般不太合适)。

    • volatile-random:当内存不足以容纳新写入数据时,在设置了过期时间的键空间中,随机移除某个 key。

    • volatile-ttl:当内存不足以容纳新写入数据时,在设置了过期时间的键空间中,有更早过期时间的 key 优先移除。

    4.手写一个 LRU

    利用已有的 JDK 数据结构实现一个 Java 版的 LRU

    class LRUCache<K, V> extends LinkedHashMap<K, V> {
        private final int CACHE_SIZE;
    
        /**
         * 传递进来最多能缓存多少数据
         *
         * @param cacheSize 缓存大小
         */
        public LRUCache(int cacheSize) {
            // true 表示让 linkedHashMap 按照访问顺序来进行排序,最近访问的放在头部,最老访问的放在尾部。
            super((int) Math.ceil(cacheSize / 0.75) + 1, 0.75f, true);
            CACHE_SIZE = cacheSize;
        }
    
        @Override
        protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K, V> eldest) {
            // 当 map中的数据量大于指定的缓存个数的时候,就自动删除最老的数据。
            return size() > CACHE_SIZE;
        }
    }
    
    IMG_2423.JPG

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