Redis的内存回收原理，及内存过期淘汰策略详解

Redis内存回收机制

Redis的内存回收主要围绕以下两个方面：

1.Redis过期策略:删除过期时间的key值

2.Redis淘汰策略:内存使用到达maxmemory上限时触发内存淘汰数据

Redis的过期策略和内存淘汰策略不是一件事，实际研发中不要弄混淆了，下面会完整的介绍两者。

Redis过期策略

过期策略通常有以下三种：

1.定时过期

每个设置过期时间的key都需要创建一个定时器，到过期时间就会立即清除。该策略可以立即清除过期的数据，对内存很友好；但是会占用大量的CPU资源去处理过期的数据，从而影响缓存的响应时间和吞吐量。

2.惰性过期

只有当访问一个key时，才会判断该key是否已过期，过期则清除。该策略可以最大化地节省CPU资源，却对内存非常不友好。极端情况可能出现大量的过期key没有再次被访问，从而不会被清除，占用大量内存。

3.定期过期

每隔一定的时间，会扫描一定数量的数据库的expires字典中一定数量的key，并清除其中已过期的key。该策略是前两者的一个折中方案。通过调整定时扫描的时间间隔和每次扫描的限定耗时，可以在不同情况下使得CPU和内存资源达到最优的平衡效果。

Redis中同时使用了惰性过期和定期过期两种过期策略。

Redis淘汰策略

1.简介

Redis的内存淘汰策略，是指当内存使用达到maxmemory极限时，需要使用LAU淘汰算法来决定清理掉哪些数据，以保证新数据的存入。

2、LRU算法

Redis默认情况下就是使用LRU策略算法。

LRU算法(least RecentlyUsed),最近最少使用算法,也就是说默认删除最近最少使用的键。

但是一定要注意一点！redis中并不会准确的删除所有键中最近最少使用的键，而是随机抽取3个键，删除这三个键中最近最少使用的键。

那么3这个数字也是可以可以设置采样的大小，如果设置为10，那么效果会更好，不过也会耗费更多的CPU资源。对应位置是配置文件中的maxmeory-samples。

3.缓存清理配置

maxmemory用来设置redis存放数据的最大的内存大小，一旦超出这个内存大小之后，就会立即使用LRU算法清理掉部分数据。

对于64 bit的机器，如果maxmemory设置为0，那么就默认不限制内存的使用，直到耗尽机器中所有的内存为止;，但是对于32 bit的机器，有一个隐式的闲置就是3GB

4.Redis数据淘汰策略

maxmemory-policy，可以设置内存达到最大闲置后，采取什么策略来处理。

对应的淘汰策略规则如下：

1）noeviction：当内存不足以容纳新写入数据时，新写入操作会报错。

2）allkeys-lru：当内存不足以容纳新写入数据时，在键空间中，移除最近最少使用的key。

3）allkeys-random：当内存不足以容纳新写入数据时，在键空间中，随机移除某个key。

4）volatile-lru：当内存不足以容纳新写入数据时，在设置了过期时间的键空间中，移除最近最少使用的key。

5）volatile-random：当内存不足以容纳新写入数据时，在设置了过期时间的键空间中，随机移除某个key。

6）volatile-ttl：当内存不足以容纳新写入数据时，在设置了过期时间的键空间中，有更早过期时间的key优先移除。

5.缓存清理的流程

1）客户端执行数据写入操作

2）redis server接收到写入操作之后，检查maxmemory的限制，如果超过了限制，那么就根据对应的policy清理掉部分数据

3）写入操作完成执行。

总结

redis的内存淘汰策略用于处理内存不足时的需要申请额外空间的数据，内存淘汰策略的选取并不会影响过期的key的处理。过期策略用于处理过期的缓存数据。

作者简介

陈睿|mikechen，10年+大厂架构经验，BAT资深面试官，就职于阿里巴巴、淘宝、百度等一线互联网大厂。

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