Redis的過期策略和內存淘汰策略怎么用

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1 設置帶過期時間的 key

expire key seconds
時間復雜度：O（1）

設置key的過期時間。超時后，將會自動刪除該key。在Redis的術語中一個key的相關超時是volatile的。

超時后只有對key執行DEL、SET、GETSET時才會清除。 這意味著，從概念上講所有改變key而不用新值替換的所有操作都將保持超時不變。 例如，使用 INCR 遞增key的值，執行 LPUSH 將新值推到 list 中或用 HSET 改變hash的field，這些操作都使超時保持不變。

• 使用 PERSIST 命令可以清除超時，使其變成一個永久key

• 若 key 被 RENAME 命令修改，相關的超時時間會轉移到新key

• 若 key 被 RENAME 命令修改，比如原來就存在 Key_A，然后調用 RENAME Key_B Key_A 命令，這時不管原來 Key_A 是永久的還是設為超時的，都會由Key_B的有效期狀態覆蓋

注意，使用非正超時調用 EXPIRE/PEXPIRE 或具有過去時間的 EXPIREAT/PEXPIREAT 將導致key被刪除而不是過期（因此，發出的key事件將是 del，而不是過期）。

1.1 刷新過期時間

對已經有過期時間的key執行EXPIRE操作，將會更新它的過期時間。有很多應用有這種業務場景，例如記錄會話的session。

1.2 Redis 之前的 2.1.3 的差異

在 Redis 版本之前 2.1.3 中，使用更改其值的命令更改具有過期集的密鑰具有完全刪除key的效果。由于現在修復的復制層中存在限制，因此需要此語義。

EXPIRE 將返回 0，并且不會更改具有超時集的鍵的超時。

1.3 返回值

• 1 如果成功設置過期時間。

• 0 如果key不存在或者不能設置過期時間。

1.4 示例

假設有一 Web 服務，對用戶最近訪問的最新 N 頁感興趣，這樣每個相鄰頁面視圖在上一個頁面之后不超過 60 秒。從概念上講，可以將這組頁面視圖視為用戶的導航會話，該會話可能包含有關ta當前正在尋找的產品的有趣信息，以便你可以推薦相關產品。

可使用以下策略輕松在 Redis 中對此模式建模：每次用戶執行頁面視圖時，您都會調用以下命令：

MULTI
RPUSH pagewviews.user:<userid> http://.....
EXPIRE pagewviews.user:<userid> 60
EXEC

如果用戶空閑超過 60 秒，則將刪除該key，并且僅記錄差異小于 60 秒的后續頁面視圖。 此模式很容易修改，使用 INCR 而不是使用 RPUSH 的列表。

1.5 帶過期時間的 key

通常，創建 Redis 鍵時沒有關聯的存活時間。key將永存，除非用戶以顯式方式（例如 DEL 命令）將其刪除。 EXPIRE 族的命令能夠將過期項與給定key關聯，但代價是該key使用的額外內存。當key具有過期集時，Redis 將確保在經過指定時間時刪除該key。 可使用 EXPIRE 和 PERSIST 命令（或其他嚴格命令）更新或完全刪除生存的關鍵時間。

1.6 過期精度

在 Redis 2.4 中，過期可能不準確，并且可能介于 0 到 1 秒之間。 由于 Redis 2.6，過期誤差從 0 到 1 毫秒。

1.7 過期和持久化

過期信息的鍵存儲為絕對 Unix 時間戳（Redis 版本 2.6 或更高版本為毫秒）。這意味著即使 Redis 實例不處于活動狀態，時間也在流動。 要使過期工作良好，必須穩定計算機時間。若將 RDB 文件從兩臺計算機上移動，其時鐘中具有大 desync，則可能會發生有趣的事情（如加載時加載到過期的所有key）。 即使運行時的實例，也始終會檢查計算機時鐘，例如，如果將一個key設置為 1000 秒，然后在將來設置計算機時間 2000 秒，則該key將立即過期，而不是持續 1000 秒。

2 Redis 如何使key過期

鍵的過期方式有兩種：被動方式 - 惰性刪除，主動方式 - 定期刪除。

2.1 惰性刪除

當客戶端嘗試訪問key時，key會被動過期，即Redis會檢查該key是否設置了過期時間，如果過期了就會刪除，也不會返回任何東西。 注意并非是key到期了就會被自動刪除，而是當查詢該key時，Redis再很懶惰地檢查是否刪除。這和 spring 的延遲初始化有著異曲同工之妙。

當然，這是不夠的，因為有過期的key，永遠不會再訪問。無論如何，這些key都應過期，因此請定期 Redis 在具有過期集的key之間隨機測試幾個key。已過期的所有key將從key空間中刪除。

2.2 定期刪除

具體來說，如下 Redis 每秒 10 次：

1. 測試 20 個帶有過期的隨機鍵

2. 刪除找到的所有已過期key

3. 如果超過 25% 的key已過期，從步驟 1 重新開始

這是一個微不足道的概率算法，基本上假設我們的樣本代表整個key空間，繼續過期，直到可能過期的key百分比低于 25%。 這意味著在任何給定時刻，使用內存的已過期的最大鍵量等于最大寫入操作量/秒除以 4。

2.3 在復制鏈路和 AOF 文件中處理過期的方式

為了在不犧牲一致性的情況下獲得正確行為，當key過期時，DEL 操作將同時在 AOF 文件中合成并獲取所有附加的從節點。這樣，過期的這個處理過程集中到主節點中，還沒有一致性錯誤的可能性。

但是，雖然連接到主節點的從節點不會獨立過期key（但會等待來自master的 DEL），但它們仍將使用數據集中現有過期的完整狀態，因此，當選擇slave作為master時，它將能夠獨立過期key，完全充當master。

可是，很多過期key，你沒及時去查，定期刪除也漏掉了，大量過期key堆積內存，Redis內存殆耗盡！

因此還需有內存淘汰機制！

3 內存淘汰

3.1 內存淘汰策略

noeviction（Redis默認策略）

不會繼續服務寫請求 (DEL 請求可以繼續服務)，讀請求可以繼續進行。這樣 可以保證不會丟失數據，但是會讓線上的業務不能持續進行。

• config.c

createEnumConfig("maxmemory-policy", NULL, 
	MODIFIABLE_CONFIG, maxmemory_policy_enum, 
		server.maxmemory_policy, 
			MAXMEMORY_NO_EVICTION, NULL, NULL),

allkeys-random

當內存不足以容納新寫入數據時，在鍵空間中，隨機移除某key。憑啥隨機呢，至少也是把最近最少使用的key刪除。

allkeys-lru(Least Recently Used)

當內存不足以容納新寫入數據時，在鍵空間中，移除最近最少使用的key，沒有設置過期時間的 key 也會被淘汰。

allkeys-lfu(Least Frequently Used)

LRU的關鍵是看頁面最后一次被使用到發生調度的時間長短，而LFU關鍵是看一定時間段內頁面被使用的頻率。

volatile-lru

嘗試淘汰設置了過期時間的 key，最少使用的 key 優先被淘汰。 沒有設置過期時間的 key 不會被淘汰，這樣可以保證需要持久化的數據不會突然丟失。 區別于 allkey-lru，這個策略要淘汰只是過期的 key 集合。

volatile-lfu

volatile-random

淘汰的 key 是過期 key 集合中隨機的 key。

volatile-ttl

淘汰的策略不是 LRU，而是 key 的剩余壽命 ttl 的值，ttl 越小越優先被淘汰。

volatile-xxx 策略只會針對帶過期時間的 key 進行淘汰，allkeys-xxx 策略會對所有的 key 進行淘汰。

• 如果你只是拿 Redis 做緩存，那應該使用 allkeys-xxx，客戶端寫緩存時不必攜帶過期時間。

• 如果你還想同時使用 Redis 的持久化功能，那就使用 volatile-xxx 策略，這樣可以保留沒有設置過期時間的 key，它們是永久的 key 不會被 LRU 算法淘汰。

3.2 手寫LRU

確實有時會問這個，因為有些候選人如果確實過五關斬六將，前面的問題都答的很好，那么其實讓他寫一下LRU算法，可以考察一下編碼功底

你可以現場手寫最原始的LRU算法，那個代碼量太大了，不太現實

public class LRUCache<K, V> extends LinkedHashMap<K, V> {
    
private final int CACHE_SIZE;

    // 這里就是傳遞進來最多能緩存多少數據
    public LRUCache(int cacheSize) {
    	//  true指linkedhashmap將元素按訪問順序排序
        super((int) Math.ceil(cacheSize / 0.75) + 1, 0.75f, true);
        CACHE_SIZE = cacheSize;
    }

    @Override
    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {
    	 // 當KV數據量大于指定緩存個數時，就自動刪除最老數據
        return size() > CACHE_SIZE;
    }

}

以上就是關于“Redis的過期策略和內存淘汰策略怎么用”這篇文章的內容，相信大家都有了一定的了解，希望小編分享的內容對大家有幫助，若想了解更多相關的知識內容，請關注億速云行業資訊頻道。