【Redis】Redis过期键删除策略和内存淘汰策略

Redis采用了定期删除+惰性删除相结合的方式来管理过期键。

• 定期删除：

  Redis默认每隔100ms就随机抽取一些设置了过期时间的key，检查其是否过期，如果有过期就删除。

  这种策略是为了避免检查所有设置了过期时间的key给CPU造成的负担。通过随机抽样，可以在一定程度上平衡性能和内存占用。

• 惰性删除：

  当访问某个key时，Redis会检查这个key是否设置了过期时间并且是否已过期，如果过期则删除。

  惰性删除可以确保在访问过期键时不会返回无效数据，但它并不能保证所有过期键都会被及时删除。

RDB对过期键的处理：

• 生成RDB文件：在执行SAVE命令或者BGSAVE命令创建一个新的RDB文件时，已过期的键不会被保存到新创建的RDB文件中。
• 载入RDB文件：

  如果服务器以主服务器模式运行，在载入RDB文件时，未过期的键会被载入到数据库中，而过期键则会被忽略。

  如果服务器以从服务器模式运行，在载入RDB文件时，文件中保存的所有键，不论是否过期，都会被载入到数据库中。不过，因为主从服务器在进行数据同步的时候，从服务器的数据库就会被清空，所以从服务器最终会与主服务器保持一致。

AOF对过期键的处理：

• AOF文件写入：当服务器以AOF持久化模式运行时，如果数据库中的某个键已经过期，但它还没有被惰性删除或者定期删除，那么AOF文件不会因为这个过期键而产生任何影响。当过期键被惰性删除或者定期删除之后，程序会向AOF文件追加一个DEL命令，来显式地记录该键已被删除。
• AOF重写：在执行AOF重写的过程中，程序会对数据库中的键进行检查，已过期的键不会被保存到重写后的AOF文件中。

复制对过期键的处理：

• 当服务器运行在复制模式下时，从服务器的过期键删除动作由主服务器控制。主服务器在删除一个过期键之后，会显式地向所有从服务器发送一个DEL命令，告知从服务器删除这个过期键。从服务器在执行客户端发送的读命令时，即使碰到过期键也不会将过期键删除，只有在接到主服务器发来的DEL命令之后，才会删除过期键。这样可以保证主从服务器数据的一致性。

Redis提供了多种内存淘汰策略，用于在内存达到上限时决定淘汰哪些数据。这些策略可以在redis.conf配置文件中通过maxmemory-policy参数进行设置。

• volatile-lru：使用LRU（Least Recently Used）算法淘汰设置了过期时间的键中最近最少使用的键。
• allkeys-lru：使用LRU算法淘汰所有键中最近最少使用的键，无论是否设置了过期时间。
• volatile-lfu：使用LFU（Least Frequently Used）算法淘汰设置了过期时间的键中最近最少使用的键（Redis 4.0及以上版本支持）。LFU算法根据键的访问频率来决定淘汰哪个键。
• allkeys-lfu：使用LFU算法淘汰所有键中最近最少使用的键，无论是否设置了过期时间（Redis 4.0及以上版本支持）。
• volatile-random：随机淘汰设置了过期时间的键。
• allkeys-random：随机淘汰所有键，无论是否设置了过期时间。
• volatile-ttl：淘汰设置了过期时间且剩余生存时间（TTL）最短的键。
• noeviction：不淘汰任何键，当内存达到上限时，对写操作返回错误。

业务上使用Redis时淘汰策略的选用建议：

• 通常情况下推荐优先使用allkeys-lru策略，这样可以充分利用LRU这一经典缓存算法的优势，把最近最常访问的数据留在缓存中，提升应用的访问性能。
• 如果你的业务数据中有明显的冷热数据区分，也建议使用allkeys-lru策略。
• 如果业务应用中的数据访问频率相差不大，没有明显的冷热数据区分，建议使用allkeys-random策略，随机选择淘汰的数据即可。

（注：图片展示了Redis内存淘汰策略的配置选项和说明）