Redis刪除策略的三種方法及逐出算法實例分析

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一、前言

在文章開始之前，我先問大家一個問題：當我們使用指令：expire key second給一個key設置過期時間，過期時間一到，這個key對應的過期數據真的被服務器立即刪除了嗎？答案是并不會立即刪除。知道了這個答案，就來看看Redis中如何處理過期的數據。

二、Redis中的數據特征

Redis是一種內存級數據庫，所有數據均存放在內存中，內存中的數據可以通過TTL指令獲取其狀態，有三種狀態： 

三、時效性數據儲存結構

當我們用指令設置過期數據后，數據對應的地址會放在expires空間中，存儲方式是哈希，存儲的value是過期時間。

四、數據刪除策略

數據刪除策略目標：在內存占用與CPU占用之間尋找一種平衡，顧此失彼都會造成整體redis性能的下降，甚至引發服務器宕機或內存泄露

1、定時刪除

• 創建一個定時器，當key設置有過期時間，且過期時間到達時，由定時器任務立即執行對鍵的刪除操作

• 優點：節約內存，到時就刪除，快速釋放掉不必要的內存占用

• 缺點：CPU壓力很大，無論CPU此時負載量多高，均占用CPU，會影響redis服務器響應時間和指令吞吐量

2、惰性刪除

• 數據到達過期時間，不做處理。等下次訪問該數據時，會調用expireIfNeeded()函數來判斷該數據是否過期： 如果未過期，返回數據，發現已過期，刪除，返回不存在

• 優點：節約CPU性能，發現必須刪除的時候才刪除

• 缺點：內存壓力很大，出現長期占用內存的數據

3、定期刪除

流程分析：

• Redis服務器啟動初始化時，讀取配置server.hz的值，默認為10

• 然后每秒鐘執行10次serverCron()方法，該方法用來檢測服務器

• serverCron()方法又會調用databasesCron()方法，該方法是用來遍歷數據庫的，redis默認有16個數據庫，從第一個數據庫開始

• databasesCron()方法又會調用activeExpireCycle()方法，該方法會對每一個expires[*]逐一進行檢測，每次執行250ms/server.hz；對某個expires[*]檢測時，隨機挑選W個key檢測

• 如果檢測到key超時，則刪除key；如果一輪中刪除的key的數量>W25%，循環該過程；如果一輪中刪除的key的數量≤W25%，檢查下一個expires[*]，0-15循環。其中W取值=ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP屬性值

• 如果activeExpireCycle()執行時間到期，下次從current_db繼續向下執行

• 參數current_db用于記錄activeExpireCycle() 進入哪個expires[*] 執行

• 總結：周期性輪詢redis庫中的時效性數據，采用隨機抽取的策略，利用過期數據占比的方式控制刪除頻度

• 內存壓力不是很大，長期占用內存的冷數據會被持續清理

五、刪除策略對比

六、逐出算法

1、概念引入

當新數據進入redis時，如果內存不足怎么辦？Redis使用內存存儲數據，在執行每一個命令前，會調用freeMemoryIfNeeded()檢測內存是否充足。如果內存不滿足新加入數據的最低存儲要求，redis要臨時刪除一些數據為當前指令清理存儲空間。清理數據的策略稱為逐出算法。

注意：逐出數據的過程不是100%能夠清理出足夠的可使用的內存空間，如果不成功則反復執行。當對所有數據嘗試完畢后，如果不能達到內存清理的要求，將出現錯誤信息。

2、八種配置

檢測易失數據（可能會過期的數據集server.db[i].expires ）

檢測全庫數據（所有數據集server.db[i].dict ）

放棄數據驅逐：

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