Redis的过期策略和内存淘汰机制

定时删除

含义:在设置key的过期时间的同时,为该key创建一个定时器,让定时器在key的过期时间来临时,对key进行删除

优点:保证内存被尽快释放

缺点:

若过期key很多,删除这些key会占用很多的CPU时间,在CPU时间紧张的情况下,CPU不能把所有的时间用来做要紧的事儿,还需要去花时间删除这些key

定时器的创建耗时,若为每一个设置过期时间的key创建一个定时器(将会有大量的定时器产生),性能影响严重

没人用

惰性删除

含义:key过期的时候不删除,每次从数据库获取key的时候去检查是否过期,若过期,则删除,返回null。

优点:删除操作只发生在从数据库取出key的时候发生,而且只删除当前key,所以对CPU时间的占用是比较少的,而且此时的删除是已经到了非做不可的地步(如果此时还不删除的话,我们就会获取到了已经过期的key了)

缺点:若大量的key在超出超时时间后,很久一段时间内,都没有被获取过,那么可能发生内存泄露(无用的垃圾占用了大量的内存)

定期删除

含义:每隔一段时间执行一次删除(在redis.conf配置文件设置hz,1s刷新的频率)过期key操作

优点:

通过限制删除操作的时长和频率,来减少删除操作对CPU时间的占用--处理"定时删除"的缺点

定期删除过期key--处理"惰性删除"的缺点

缺点

在内存友好方面,不如"定时删除"

在CPU时间友好方面,不如"惰性删除"

难点

合理设置删除操作的执行时长(每次删除执行多长时间)和执行频率(每隔多长时间做一次删除)(这个要根据服务器运行情况来定了)

看完上面三种策略后可以得出以下结论: 

定时删除和定期删除为主动删除:Redis会定期主动淘汰一批已过去的key

惰性删除为被动删除:用到的时候才会去检验key是不是已过期,过期就删除

惰性删除为redis服务器内置策略

定期删除可以通过:

第一、配置redis.conf 的hz选项,默认为10 (即1秒执行10次,100ms一次,值越大说明刷新频率越快,最Redis性能损耗也越大) 

第二、配置redis.conf的maxmemory最大值,当已用内存超过maxmemory限定时,就会触发主动清理策略

 注意:

上边所说的数据库指的是内存数据库,默认情况下每一台redis服务器有16个数据库(关于数据库的设置,看下边代码),默认使用0号数据库,所有的操作都是对0号数据库的操作,关于redis数据库的存储结构,查看 第八章 Redis数据库结构与读写原理

# 设置数据库数量。默认为16个库,默认使用DB0,可以使用"select 1"来选择一号数据库

# 注意:由于默认使用0号数据库,那么我们所做的所有的缓存操作都存在0号数据库上,

# 当你在1号数据库上去查找的时候,就查不到之前set过得缓存

# 若想将0号数据库上的缓存移动到1号数据库,可以使用"move key 1"databases 16

memcached只是用了惰性删除,而Redis同时使用了惰性删除与定期删除,这也是二者的一个不同点(可以看做是redis优于memcached的一点)

对于惰性删除而言,并不是只有获取key的时候才会检查key是否过期,在某些设置key的方法上也会检查(eg.setnx key2 value2:该方法类似于memcached的add方法,如果设置的key2已经存在,那么该方法返回false,什么都不做;如果设置的key2不存在,那么该方法设置缓存key2-value2。假设调用此方法的时候,发现redis中已经存在了key2,但是该key2已经过期了,如果此时不执行删除操作的话,setnx方法将会直接返回false,也就是说此时并没有重新设置key2-value2成功,所以对于一定要在setnx执行之前,对key2进行过期检查)

三、Redis采用的过期策略

惰性删除+定期删除

惰性删除流程

在进行get或setnx等操作时,先检查key是否过期,

若过期,删除key,然后执行相应操作;

若没过期,直接执行相应操作

定期删除流程(简单而言,对指定个数个库的每一个库随机删除小于等于指定个数个过期key)

遍历每个数据库(就是redis.conf中配置的"database"数量,默认为16)

检查当前库中的指定个数个key(默认是每个库检查20个key,注意相当于该循环执行20次,循环体时下边的描述)

如果当前库中没有一个key设置了过期时间,直接执行下一个库的遍历

随机获取一个设置了过期时间的key,检查该key是否过期,如果过期,删除key

判断定期删除操作是否已经达到指定时长,若已经达到,直接退出定期删除。

四、RDB对过期key的处理

过期key对RDB没有任何影响

从内存数据库持久化数据到RDB文件

持久化key之前,会检查是否过期,过期的key不进入RDB文件

从RDB文件恢复数据到内存数据库

数据载入数据库之前,会对key先进行过期检查,如果过期,不导入数据库(主库情况)

五、AOF对过期key的处理

过期key对AOF没有任何影响

从内存数据库持久化数据到AOF文件:

当key过期后,还没有被删除,此时进行执行持久化操作(该key是不会进入aof文件的,因为没有发生修改命令)

当key过期后,在发生删除操作时,程序会向aof文件追加一条del命令(在将来的以aof文件恢复数据的时候该过期的键就会被删掉)

AOF重写

重写时,会先判断key是否过期,已过期的key不会重写到aof文件 

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