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：楚阳
链接：https://leetcode-cn.com/circle/article/ztZkJJ/
来源：力扣（LeetCode）