Redis 数据淘汰机制

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为了更好的利用内存,使Redis存储的都是缓存的热点数据,Redis设计了相应的内存淘汰机制(也叫做缓存淘汰机制)

通过maxmemory 配置项来设置允许用户使用的最大内存大小,当内存数据集大小达到一定的大小时,就会根据maxmemory-policy noeviction配置项配置的策略来进行数据淘汰。

内存淘汰的过程

  • 客户端发起了需要申请更多内存的命令(如set)
  • Redis检查内存使用情况,如果已使用的内存大于maxmemory则开始根据用户配置的不同淘汰策略来淘汰内存(key),从而换取一定的内存
  • 如果上面都没问题,则这个命令执行成功

6 种数据淘汰策略

默认为no-eviction策略

  • volatile-lru

从已设置过期时间的数据集(server.db[i].expires)中挑选最近最少使用的数据淘汰

  • allkeys-lru

从数据集(server.db[i].dict)中挑选最近最少使用的数据淘汰

  • volatile-ttl

从已设置过期时间的数据集(server.db[i].expires)中挑选将要过期的数据淘汰

  • volatile-random

从已设置过期时间的数据集(server.db[i].expires)中任意选择数据淘汰

  • allkeys-random

从数据集(server.db[i].dict)中任意选择数据淘汰

  • no-enviction

禁止驱逐数据,永远不过期,仅对写操作返回一个错误,默认为该项

Redis 确定驱逐某个键值对后,会删除这个数据,并将这个数据变更消息发布到本地(AOF 持久化)和从机(主从连接)

LRU 数据淘汰机制

实际上Redis实现的LRU并不是可靠的LRU,也就是名义上我们使用LRU算法淘汰键,但是实际上被淘汰的键并不一定是真正的最久没用的,这里涉及到一个权衡的问题,如果需要在全部键空间内搜索最优解,则必然会增加系统的开销,Redis是单线程的,也就是同一个实例在每一个时刻只能服务于一个客户端,所以耗时的操作一定要谨慎。为了在一定成本内实现相对的LRU,早期的Redis版本是基于采样的LRU,也就是放弃全部键空间内搜索解改为采样空间搜索最优解。自从Redis3.0版本之后,Redis作者对于基于采样的LRU进行了一些优化,目的是在一定的成本内让结果更靠近真实的LRU。

TTL 数据淘汰机制

Redis 数据集数据结构中保存了键值对过期时间的表,即 redisDb.expires,在使用 SET 命令的时候,就有一个键值对超时时间的选项。 从过期时间 redisDB.expires 表中随机挑选几个键值对,取出其中 ttl 最大的键值对淘汰。同样TTL淘汰策略并不是所有过期时间的表中最快过期的键值对,而只是随机挑选的几个键值对。

随机淘汰

在随机淘汰的场景下获取待删除的键值对,随机找hash桶再次hash指定位置的dictEntry即可

总结

Redis中的淘汰机制(LRU和TTL)都是非精确算法实现的,主要从性能和可靠性上做平衡,所以并不是完全可靠,在了解Redis淘汰策略之后还应在平时多主动设置或更新key的expire时间,主动删除没有价值的数据,提升Redis整体性能和空间

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