【Redis】过期键删除策略和内存淘汰策略
Redis 过期键策略和内存淘汰策略
设置Redis键过期时间
Redis有四个不同的命令来设置生存时间(键可以存在多久)或过期时间(键什么时候会被删除)。
EXPIRE <key> <ttl> :表示将键 key 的生存时间设置为 ttl 秒。
PEXPIRE <key> <ttl> :表示将键 key 的生存时间设置为 ttl 毫秒。
EXPIREAT <key> <timestamp> :表示将键 key 的生存时间设置为 timestamp 所指定的秒数时间戳。
PEXPIREAT <key> <timestamp> :表示将键 key 的生存时间设置为 timestamp 所指定的毫秒数时间戳。
在Redis内部实现中,前面三个设置过期时间的命令都会转换成最后一个PEXPIREAT
命令来完成。
另外补充两个知识点:
一、移除键的过期时间
PERSIST :表示将key的过期时间移除。
二、返回键的剩余生存时间
TTL :以秒的单位返回键 key 的剩余生存时间。
PTTL :以毫秒的单位返回键 key 的剩余生存时间。
Redis过期时间的判定
在Redis内部,每当我们设置一个键的过期时间时,Redis就会将该键带上过期时间存放到一个过期字典
中。过期字典
的键是一个指针,指向键空间某个键对象,值是一个long long
类型的整数,这个整数保存了键所指向的数据库键的过期时间--一个毫秒精度的UNIX时间戳。
当我们查询一个键时,Redis便首先检查该键是否存在过期字典中,如果存在,那就获取其过期时间。然后将过期时间和当前系统时间进行比对,比系统时间大,那就没有过期;反之判定该键过期。
过期键删除策略
定时删除
在设置某个key 的过期时间同时,我们创建一个定时器,让定时器在该过期时间到来时,立即执行对其进行删除的操作。
优点:定时删除对内存是最友好的,能够保存内存的key一旦过期就能立即从内存中删除。
缺点:对CPU最不友好,在过期键比较多的时候,删除过期键会占用一部分 CPU 时间,对服务器的响应时间和吞吐量造成影响。
惰性删除
设置该key 过期时间后,我们不去管它,当需要该key时,我们在检查其是否过期,如果过期,我们就删掉它,反之返回该key。
优点:对 CPU友好,我们只会在使用该键时才会进行过期检查,对于很多用不到的key不用浪费时间进行过期检查。
缺点:对内存不友好,如果一个键已经过期,但是一直没有使用,那么该键就会一直存在内存中,如果数据库中有很多这种使用不到的过期键,这些键便永远不会被删除,内存永远不会释放。甚至可以把这种情况看成是一种内存泄漏。
定期删除
每隔一段时间,我们就对一些key进行检查,删除里面过期的key。
优点:可以通过限制删除操作执行的时长和频率来减少删除操作对 CPU 的影响。另外定期删除,也能有效释放过期键占用的内存。
缺点:难以确定删除操作执行的时长和频率。
如果执行的太频繁,定期删除策略变得和定时删除策略一样,对CPU不友好。
如果执行的太少,那又和惰性删除一样了,过期键占用的内存不会及时得到释放。
另外最重要的是,在获取某个键时,如果某个键的过期时间已经到了,但是还没执行定期删除,那么就会返回这个键的值,这是业务不能忍受的错误。
Redis过期删除策略
Redis的过期删除策略是:惰性删除 和 定期删除 两种策略配合使用。
惰性删除: Redis的惰性删除策略由 db.c/expireIfNeeded
函数实现,所有键读写命令执行之前都会调用expireIfNeeded
函数对其进行检查,如果过期,则删除该键,然后执行键不存在的操作;未过期则不作操作,继续执行原有的命令。
定期删除:由redis.c/activeExpireCycle
函数实现,函数以一定的频率运行,每次运行时,都从一定数量的数据库中取出一定数量的随机键进行检查,并删除其中的过期键。
注意:并不是一次运行就检查所有的库,所有的键,而是随机检查一定数量的键。
通过过期删除策略,对于某些永远使用不到的键,并且多次定期删除也没有选定并删除,那么这些键同样会一直驻留在内存中,又或者在Redis中存入了大量的键,这些操作可能导致Redis内存不够用,这时候就需要Redis的内存淘汰策略了。
内存淘汰策略
设置Redis最大内存
在配置文件redis.conf 中,可以通过参数 maxmemory 来设定最大内存:
不设定该参数默认是无限制的,但是通常会设定其为物理内存的四分之三。
设置内存淘汰方式
当现有内存大于 maxmemory 时,便会触发redis主动淘汰内存方式,通过设置 maxmory-policy :
有如下几种淘汰方式:
- noeviction: 不移除任何key,只是返回一个写错误 ,默认选项,一般不会选用。
- volatile-lru:利用LRU算法移除设置过过期时间的最近最少使用的key 。这种情况一般是把 Redis 既当缓存,又做持久化存储的时候才用,不推荐。
- allkeys-lru:利用LRU算法移除最近最少使用的key(包括设置过期时间和不设置过期时间的)通常使用该方式。
- 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,不推荐。
- 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。依然不推荐。
- volatile-ttl : 移除即将过期的key。
参考:
《Redis设计与实现》
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