Redis删除策略和逐出策略

本文知识点

过期数据概念

数据删除策略

逐出算法

过期数据

先来看三个key值，分别为sex、name、age。

这三个值设置的指令为 set name kaka setex age 100 24 setex sex 10 1

在redis中我们可以使用ttl来获取某个key的状态，下面我们来使用ttl分别获取一下上边name、age、sex的状态

可以看到出来了三个值，分别为 -1  775   -2

那么这三个值给出的信息是什么呢！

• -1 表示永久有效的数据
• 775 这个值是设置在age上，使用的指令为setex age 1000 24,表示为剩余有效时间
• -2 表示已经过期的数据，或者是被删除的数据，或者说是么有定义的数据
  

过期数据的存储结构

• 当我们设置一个带有时效性的name时，redis存储的是一个内存地址0x10101
• 然后redis会再开辟一个空间用来存储带有时效性的key
• 但是存储方式是key对应的内存地址  和  过期时间
  
  那么今天我们所说的redis删除策略，就是删除的这部分数据。

定时删除

定时删除就是写一个定时器，然后当key的时间过期后，定时器任务立即对过期的key进行删除

优点：可想而知key到期就删，肯定对内存时最友好的，节约内存

缺点：redis单线程的特性是所有的命令都在按照一定的顺序进行执行。key值到期就删cpu的压力就会变大，会直接影响到redis服务器响应时间和IO

定时删除就是用时间来换取空间

当执行完定时删除后，key值对应的数据会被删除，同时在过期的内存区里边也会直接删除。

惰性删除

在来看这个图当key值过期后不会直接删除，那是什么时候删除呢！继续往下看

当我们使用惰性删除时，数据到期了也不会自动删除，那么他的删除方式是，在下一次在获取这个key值时，会做一个判断，判断这个key是否过期，如果过期了在执行删除。

也就是说当再次执行get name时  会走一个函数expirelfNeeded()  这个函数就是判断此key是否过期的。过期的返回nil，然后从内存在进行删除

优点：会减少一定的CPU性能，只有到必须要删的时候才会删除

缺点：那肯定就是内存压力大了，例如一些热点新闻，热点过了就基本没人访问了，没有人访问这个key就一直存在，就会出现长期占用一定的内存空间

也就说这种方式是用空间换时间

定期删除

在上文中我们提及了俩种删除方式，一种是定时删除，一种是惰性删除。一个是用空间换时间。一个是用时间换空间。俩种方案都是比较极端的方式。那么接下来我们在来看看定期删除的实现方案。

先来看一下redis的存储空间，一共有默认为16个，在redis.conf里边有一个配置参数database这个参数控制的。每个数据库都有自己的过期分区，里边存储就是数据地址  和  数据过期时间。

实现方式

redis在启动时，会取读取server下的hz的值，默认为10。这个值直接在终端使用info server就可以查看的到

然后会每秒钟执行server下hz次  进行serverCron()轮询

继续使用databasesCron对redis的16个库进行挨个访问信息

访问时候会再执行activeExpireCycel对每个expires[*]逐一进行检测，每个执行的时间为250ms / server hz这个参数

在对每个expirs[*]逐一检测时，会随机拿出ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_SLOW_TIME_PERC个可以进行检测

• 如果key超时，直接删除key
• 一轮中删除的key数量>ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_SLOW_TIME_PERC*25%继续循环该过程
• 如果一轮中删除的key数量<=ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_SLOW_TIME_PERC25% ,检查下一个expires[]

那么现在问题来了，我们的250ms / hz这个时间执行完了，但是把expires的16个数据库没有循环完怎么办呢！  下次来在循环那个库呢！  其实这个值是有存的，就是current_db这个值。这个值会记录activeExpireCycel 下次进入那个expires[*]执行

特点1：CPU使用没有高峰值，检测频率自定义设置

特点2：内存压力不会很大， 长时间占用的内存会被持续的清理

逐出算法

在上文中我们说了三种删除策略，但是这三种策略都是相对于设置了有效期的key才会有效。

那现在我们的redis使用的内存不足了，就会使用逐出策略来保证redis的正常使用。

redis在每次执行命令前会调用freeMemorylfNeeded()检测内存是否充足，当不充足时就会清理一些key，这种清除数据的策略称为逐出策略。

redis最大可使用内存的参数为：maxmemory  默认为0   指的是占用物理内存的比例   一般设置50%就可以了

每次选取待删除key的个数：maxmemory-samples

删除策略：maxmemory-policy

下面我们来着重说明删除策略

• 检测易失数据（也就是我们设置了有效期，但是还没有到期的数据，就是上文expires[*]）

• volatile-lru：挑选最近少使用的数据
• volatile-lfu：挑选最近使用次数最少的数据
• volatile-ttl：挑选将要淘汰的数据
• volatile-random：随机选择

接下来看一幅图

• 9s就是现在的时间
• 距离9s最长的一个key就是age
• 使用次数最少的就是gender这个key
• 如果按照volatile-lru就会把age删除掉
• 如果按照volatile-lfu就会把gender删除掉
  
• 检测全部数据

• allkeys-lru：挑选最近少使用的数据
• allkeys-lfu：挑选最近使用次数最少的数据
• allkeys-random：全库随机删除

• 放弃数据驱逐

• no-enviction  ： 数据不会进行任何的删除，直到内存用完，引发oom错误。

总结

以上就是redis对数据的删除策略和逐出策略。

这里就一个注意点就是在逐出策略中，易失数据指的是设置了过期时间的key，并非永久性的值。

全库是指的全部的值，设置了过期时间和永久数据。