Redis內(nèi)存回收機(jī)制

Redis的內(nèi)存回收主要圍繞以下兩個(gè)方面：

1.Redis過期策略:刪除過期時(shí)間的key值

2.Redis淘汰策略:內(nèi)存使用到達(dá)maxmemory上限時(shí)觸發(fā)內(nèi)存淘汰數(shù)據(jù)

Redis的過期策略和內(nèi)存淘汰策略不是一件事，實(shí)際研發(fā)中不要弄混淆了，下面會(huì)完整的介紹兩者。

Redis過期策略

過期策略通常有以下三種：

1.定時(shí)過期

每個(gè)設(shè)置過期時(shí)間的key都需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)定時(shí)器，到過期時(shí)間就會(huì)立即清除。該策略可以立即清除過期的數(shù)據(jù)，對(duì)內(nèi)存很友好；但是會(huì)占用大量的CPU資源去處理過期的數(shù)據(jù)，從而影響緩存的響應(yīng)時(shí)間和吞吐量。

2.惰性過期

只有當(dāng)訪問一個(gè)key時(shí)，才會(huì)判斷該key是否已過期，過期則清除。該策略可以最大化地節(jié)省CPU資源，卻對(duì)內(nèi)存非常不友好。極端情況可能出現(xiàn)大量的過期key沒有再次被訪問，從而不會(huì)被清除，占用大量內(nèi)存。

3.定期過期

每隔一定的時(shí)間，會(huì)掃描一定數(shù)量的數(shù)據(jù)庫的expires字典中一定數(shù)量的key，并清除其中已過期的key。該策略是前兩者的一個(gè)折中方案。通過調(diào)整定時(shí)掃描的時(shí)間間隔和每次掃描的限定耗時(shí)，可以在不同情況下使得CPU和內(nèi)存資源達(dá)到最優(yōu)的平衡效果。

Redis中同時(shí)使用了惰性過期和定期過期兩種過期策略。

Redis淘汰策略

1.簡介

Redis的內(nèi)存淘汰策略，是指當(dāng)內(nèi)存使用達(dá)到maxmemory極限時(shí)，需要使用LAU淘汰算法來決定清理掉哪些數(shù)據(jù)，以保證新數(shù)據(jù)的存入。

2、LRU算法

Redis默認(rèn)情況下就是使用LRU策略算法。

LRU算法(least RecentlyUsed),最近最少使用算法,也就是說默認(rèn)刪除最近最少使用的鍵。

但是一定要注意一點(diǎn)！redis中并不會(huì)準(zhǔn)確的刪除所有鍵中最近最少使用的鍵，而是隨機(jī)抽取3個(gè)鍵，刪除這三個(gè)鍵中最近最少使用的鍵。

那么3這個(gè)數(shù)字也是可以可以設(shè)置采樣的大小，如果設(shè)置為10，那么效果會(huì)更好，不過也會(huì)耗費(fèi)更多的CPU資源。對(duì)應(yīng)位置是配置文件中的maxmeory-samples。

3.緩存清理配置

maxmemory用來設(shè)置redis存放數(shù)據(jù)的最大的內(nèi)存大小，一旦超出這個(gè)內(nèi)存大小之后，就會(huì)立即使用LRU算法清理掉部分?jǐn)?shù)據(jù)。

對(duì)于64 bit的機(jī)器，如果maxmemory設(shè)置為0，那么就默認(rèn)不限制內(nèi)存的使用，直到耗盡機(jī)器中所有的內(nèi)存為止;，但是對(duì)于32 bit的機(jī)器，有一個(gè)隱式的閑置就是3GB

4.Redis數(shù)據(jù)淘汰策略

maxmemory-policy，可以設(shè)置內(nèi)存達(dá)到最大閑置后，采取什么策略來處理。

對(duì)應(yīng)的淘汰策略規(guī)則如下：

1）noeviction：當(dāng)內(nèi)存不足以容納新寫入數(shù)據(jù)時(shí)，新寫入操作會(huì)報(bào)錯(cuò)。

2）allkeys-lru：當(dāng)內(nèi)存不足以容納新寫入數(shù)據(jù)時(shí)，在鍵空間中，移除最近最少使用的key。

3）allkeys-random：當(dāng)內(nèi)存不足以容納新寫入數(shù)據(jù)時(shí)，在鍵空間中，隨機(jī)移除某個(gè)key。

4）volatile-lru：當(dāng)內(nèi)存不足以容納新寫入數(shù)據(jù)時(shí)，在設(shè)置了過期時(shí)間的鍵空間中，移除最近最少使用的key。

5）volatile-random：當(dāng)內(nèi)存不足以容納新寫入數(shù)據(jù)時(shí)，在設(shè)置了過期時(shí)間的鍵空間中，隨機(jī)移除某個(gè)key。

6）volatile-ttl：當(dāng)內(nèi)存不足以容納新寫入數(shù)據(jù)時(shí)，在設(shè)置了過期時(shí)間的鍵空間中，有更早過期時(shí)間的key優(yōu)先移除。

5.緩存清理的流程

1）客戶端執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入操作

2）redis server接收到寫入操作之后，檢查maxmemory的限制，如果超過了限制，那么就根據(jù)對(duì)應(yīng)的policy清理掉部分?jǐn)?shù)據(jù)

3）寫入操作完成執(zhí)行。

總結(jié)

redis的內(nèi)存淘汰策略用于處理內(nèi)存不足時(shí)的需要申請額外空間的數(shù)據(jù)，內(nèi)存淘汰策略的選取并不會(huì)影響過期的key的處理。過期策略用于處理過期的緩存數(shù)據(jù)。

以上就是redis內(nèi)存回收機(jī)制的詳解，更多Kafka消息隊(duì)列、Dubbo、分庫分表等高并發(fā)架構(gòu)設(shè)計(jì)，具體請參考高并發(fā)架構(gòu)66期專題。

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