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Redis詳解（十一）------ 過期刪除策略和內存淘汰策略_網頁設計公司


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　　在介紹這篇文章之前，我們先來看如下幾個問題：


　　①、如何設置Redis鍵的過期時間？


　　②、設置完一個鍵的過期時間后，到了這個時間，這個鍵還能獲取到么？假如獲取不到那這個鍵還佔據着內存嗎？


　　③、如何設置Redis的內存大小？當內存滿了之後，Redis有哪些內存淘汰策略？我們又該如何選擇？


　　如果上面的幾個問題你都懂，那麼下面的內容你就不用看了；如果你不是很懂，那就帶着這些問題往下看。


1、設置Redis鍵過期時間


　　Redis提供了四個命令來設置過期時間（生存時間）。


　　①、EXPIRE <key> <ttl> ：表示將鍵 key 的生存時間設置為 ttl 秒。


　　②、PEXPIRE <key> <ttl> ：表示將鍵 key 的生存時間設置為 ttl 毫秒。


　　③、EXPIREAT <key> <timestamp> ：表示將鍵 key 的生存時間設置為 timestamp 所指定的秒數時間戳。


　　④、PEXPIREAT <key> <timestamp> ：表示將鍵 key 的生存時間設置為 timestamp 所指定的毫秒數時間戳。


　　PS：在Redis內部實現中，前面三個設置過期時間的命令最後都會轉換成最後一個PEXPIREAT 命令來完成。


　　另外補充兩個知識點：


　　一、移除鍵的過期時間


　　PERSIST <key> ：表示將key的過期時間移除。


　　二、返回鍵的剩餘生存時間


　　TTL <key> ：以秒的單位返回鍵 key 的剩餘生存時間。


　　PTTL <key> ：以毫秒的單位返回鍵 key 的剩餘生存時間。


2、Redis過期時間的判定


　　在Redis內部，每當我們設置一個鍵的過期時間時，Redis就會將該鍵帶上過期時間存放到一個過期字典中。當我們查詢一個鍵時，Redis便首先檢查該鍵是否存在過期字典中，如果存在，那就獲取其過期時間。然後將過期時間和當前系統時間進行比對，比系統時間大，那就沒有過期；反之判定該鍵過期。


3、過期刪除策略


　　通常刪除某個key，我們有如下三種方式進行處理。


①、定時刪除


　　在設置某個key 的過期時間同時，我們創建一個定時器，讓定時器在該過期時間到來時，立即執行對其進行刪除的操作。


　　優點：定時刪除對內存是最友好的，能夠保存內存的key一旦過期就能立即從內存中刪除。


　　缺點：對CPU最不友好，在過期鍵比較多的時候，刪除過期鍵會佔用一部分 CPU 時間，對服務器的響應時間和吞吐量造成影響。


②、惰性刪除


　　設置該key 過期時間后，我們不去管它，當需要該key時，我們在檢查其是否過期，如果過期，我們就刪掉它，反之返回該key。


　　優點：對 CPU友好，我們只會在使用該鍵時才會進行過期檢查，對於很多用不到的key不用浪費時間進行過期檢查。


　　缺點：對內存不友好，如果一個鍵已經過期，但是一直沒有使用，那麼該鍵就會一直存在內存中，如果數據庫中有很多這種使用不到的過期鍵，這些鍵便永遠不會被刪除，內存永遠不會釋放。從而造成內存泄漏。


③、定期刪除


　　每隔一段時間，我們就對一些key進行檢查，刪除裏面過期的key。


　　優點：可以通過限制刪除操作執行的時長和頻率來減少刪除操作對 CPU 的影響。另外定期刪除，也能有效釋放過期鍵佔用的內存。


　　缺點：難以確定刪除操作執行的時長和頻率。


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　　　　　如果執行的太頻繁，定期刪除策略變得和定時刪除策略一樣，對CPU不友好。


　　　　　如果執行的太少，那又和惰性刪除一樣了，過期鍵佔用的內存不會及時得到釋放。


　　　　　另外最重要的是，在獲取某個鍵時，如果某個鍵的過期時間已經到了，但是還沒執行定期刪除，那麼就會返回這個鍵的值，這是業務不能忍受的錯誤。


4、Redis過期刪除策略


　　前面討論了刪除過期鍵的三種策略，發現單一使用某一策略都不能滿足實際需求，聰明的你可能想到了，既然單一策略不能滿足，那就組合來使用吧。


　　沒錯，Redis的過期刪除策略就是：惰性刪除和定期刪除兩種策略配合使用。


　　惰性刪除：Redis的惰性刪除策略由 db.c/expireIfNeeded 函數實現，所有鍵讀寫命令執行之前都會調用 expireIfNeeded 函數對其進行檢查，如果過期，則刪除該鍵，然後執行鍵不存在的操作；未過期則不作操作，繼續執行原有的命令。


　　定期刪除：由redis.c/activeExpireCycle 函數實現，函數以一定的頻率運行，每次運行時，都從一定數量的數據庫中取出一定數量的隨機鍵進行檢查，並刪除其中的過期鍵。


　　注意：並不是一次運行就檢查所有的庫，所有的鍵，而是隨機檢查一定數量的鍵。


　　定期刪除函數的運行頻率，在Redis2.6版本中，規定每秒運行10次，大概100ms運行一次。在Redis2.8版本后，可以通過修改配置文件redis.conf 的 hz 選項來調整這個次數。


　　


 


　　看上面對這個參數的解釋，建議不要將這個值設置超過 100，否則會對CPU造成比較大的壓力。


　　我們看到，通過過期刪除策略，對於某些永遠使用不到的鍵，並且多次定期刪除也沒選定到並刪除，那麼這些鍵同樣會一直駐留在內存中，又或者在Redis中存入了大量的鍵，這些操作可能會導致Redis內存不夠用，這時候就需要Redis的內存淘汰策略了。


5、內存淘汰策略


①、設置Redis最大內存


　　在配置文件redis.conf 中，可以通過參數 maxmemory <bytes> 來設定最大內存：


　　


　　不設定該參數默認是無限制的，但是通常會設定其為物理內存的四分之三。（這裡有個疑惑：為啥作者不考慮將此參數設定為百分比呢？）


②、設置內存淘汰方式


　　當現有內存大於 maxmemory 時，便會觸發redis主動淘汰內存方式，通過設置 maxmemory-policy ，有如下幾種淘汰方式：


　　1）volatile-lru   利用LRU算法移除設置過過期時間的key (LRU:最近使用 Least Recently Used ) 。


　　2）allkeys-lru   利用LRU算法移除任何key （和上一個相比，刪除的key包括設置過期時間和不設置過期時間的）。通常使用該方式。


　　3）volatile-random 移除設置過過期時間的隨機key 。


　　4）allkeys-random  無差別的隨機移除。


　　5）volatile-ttl   移除即將過期的key(minor TTL) 


　　6）noeviction 不移除任何key，只是返回一個寫錯誤 ，默認選項，一般不會選用。


　　在redis.conf 配置文件中，可以設置淘汰方式：


　　


6、總結


　　通過上面的介紹，相信大家對Redis的過期數據刪除策略和內存淘汰策略有一定的了解了。這裏總結一下：


　　Redis過期刪除策略是採用惰性刪除和定期刪除這兩種方式組合進行的，惰性刪除能夠保證過期的數據我們在獲取時一定獲取不到，而定期刪除設置合適的頻率，則可以保證無效的數據及時得到釋放，而不會一直佔用內存數據。


　　但是我們說Redis是部署在物理機上的，內存不可能無限擴充的，當內存達到我們設定的界限后，便自動觸發Redis內存淘汰策略，而具體的策略方式要根據實際業務情況進行選取。

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