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Redis 數據庫內存數據滿了,會宕機嗎?答案是:不會讓他出現存滿的情況,在使用Redis的時候我們要配置Redis能使用的最大的內存大小,存到一定容量的時候還有Redis的內存淘汰策略呢,還有LRU算法進行淘汰,等等。。。接下來就跟著作者一起探討,Redis的內存淘汰策略。
我們知道Redis是基于內存的key-value數據庫,因為系統的內存大小有限,所以我們在使用Redis的時候可以配置Redis能使用的最大的內存大小。
通過在Redis安裝目錄下面的redis.conf配置文件中添加以下配置設置內存大小
//設置Redis最大占用內存大小為100M`
maxmemory 100mb`
redis的配置文件不一定使用的是安裝目錄下面的redis.conf文件,啟動redis服務的時候是可以傳一個參數指定redis的配置文件的
Redis支持運行時通過命令動態修改內存大小
//設置Redis最大占用內存大小為100M`
127.0.0.1:6379> config set maxmemory 100mb`
//獲取設置的Redis能使用的最大內存大小`
127.0.0.1:6379> config get maxmemory`
如果不設置最大內存大小或者設置最大內存大小為0,在64位操作系統下不限制內存大小,在32位操作系統下最多使用3GB內存
既然可以設置Redis最大占用內存大小,那么配置的內存就有用完的時候。那在內存用完的時候,還繼續往Redis里面添加數據不就沒內存可用了嗎?
實際上Redis定義了幾種策略用來處理這種情況:
noeviction(默認策略):對于寫請求不再提供服務,直接返回錯誤(DEL請求和部分特殊請求除外)
allkeys-lru:從所有key中使用LRU算法進行淘汰
volatile-lru:從設置了過期時間的key中使用LRU算法進行淘汰
allkeys-random:從所有key中隨機淘汰數據
volatile-random:從設置了過期時間的key中隨機淘汰
volatile-ttl:在設置了過期時間的key中,根據key的過期時間進行淘汰,越早過期的越優先被淘汰
當使用volatile-lru、volatile-random、volatile-ttl這三種策略時,如果沒有key可以被淘汰,則和noeviction一樣返回錯誤
獲取當前內存淘汰策略:
127.0.0.1:6379> config get maxmemory-policy
復制代碼
通過配置文件設置淘汰策略(修改redis.conf文件):
maxmemory-policy allkeys-lru
復制代碼
通過命令修改淘汰策略:
127.0.0.1:6379> config set maxmemory-policy allkeys-lru`
上面說到了Redis可使用最大內存使用完了,是可以使用LRU算法進行內存淘汰的,那么什么是LRU算法呢?
LRU(Least Recently Used),即最近最少使用,是一種緩存置換算法。在使用內存作為緩存的時候,緩存的大小一般是固定的。當緩存被占滿,這個時候繼續往緩存里面添加數據,就需要淘汰一部分老的數據,釋放內存空間用來存儲新的數據。這個時候就可以使用LRU算法了。其核心思想是:如果一個數據在最近一段時間沒有被用到,那么將來被使用到的可能性也很小,所以就可以被淘汰掉。
Redis使用的是近似LRU算法,它跟常規的LRU算法還不太一樣。近似LRU算法通過隨機采樣法淘汰數據,每次隨機出5(默認)個key,從里面淘汰掉最近最少使用的key。
可以通過maxmemory-samples參數修改采樣數量:例:maxmemory-samples 10 maxmenory-samples配置的越大,淘汰的結果越接近于嚴格的LRU算法
Redis為了實現近似LRU算法,給每個key增加了一個額外增加了一個24bit的字段,用來存儲該key最后一次被訪問的時間。
Redis3.0對近似LRU算法進行了一些優化。新算法會維護一個候選池(大小為16),池中的數據根據訪問時間進行排序,第一次隨機選取的key都會放入池中,隨后每次隨機選取的key只有在訪問時間小于池中最小的時間才會放入池中,直到候選池被放滿。當放滿后,如果有新的key需要放入,則將池中最后訪問時間最大(最近被訪問)的移除。
當需要淘汰的時候,則直接從池中選取最近訪問時間最小(最久沒被訪問)的key淘汰掉就行。
我們可以通過一個實驗對比各LRU算法的準確率,先往Redis里面添加一定數量的數據n,使Redis可用內存用完,再往Redis里面添加n/2的新數據,這個時候就需要淘汰掉一部分的數據,如果按照嚴格的LRU算法,應該淘汰掉的是最先加入的n/2的數據。生成如下各LRU算法的對比圖
你可以看到圖中有三種不同顏色的點:
淺灰色是被淘汰的數據
灰色是沒有被淘汰掉的老數據
我們能看到Redis3.0采樣數是10生成的圖最接近于嚴格的LRU。而同樣使用5個采樣數,Redis3.0也要優于Redis2.8。
LFU算法是Redis4.0里面新加的一種淘汰策略。它的全稱是Least Frequently Used,它的核心思想是根據key的最近被訪問的頻率進行淘汰,很少被訪問的優先被淘汰,被訪問的多的則被留下來。
LFU算法能更好的表示一個key被訪問的熱度。假如你使用的是LRU算法,一個key很久沒有被訪問到,只剛剛是偶爾被訪問了一次,那么它就被認為是熱點數據,不會被淘汰,而有些key將來是很有可能被訪問到的則被淘汰了。如果使用LFU算法則不會出現這種情況,因為使用一次并不會使一個key成為熱點數據。
LFU一共有兩種策略:
volatile-lfu:在設置了過期時間的key中使用LFU算法淘汰key
allkeys-lfu:在所有的key中使用LFU算法淘汰數據
設置使用這兩種淘汰策略跟前面講的一樣,不過要注意的一點是這兩周策略只能在Redis4.0及以上設置,如果在Redis4.0以下設置會報錯
最后留一個小問題,可能有的人注意到了,我在文中并沒有解釋為什么Redis使用近似LRU算法而不使用準確的LRU算法,可以在評論區給出你的答案,大家一起討論學習。
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