深入理解redis——Redis的缓存过期淘汰策略

1.Redis内存满了怎么办

2.往redis里写的数据是怎么没了的?它如何删除的？

3.redis缓存淘汰策略

4.总结

1.Redis内存满了怎么办
redis是我们每天都在开发和使用的一个工具，但是我们在使用它的时候，有仔细关注过它的默认占用内存是多少吗？以及如何修改呢？

1.1Redis默认内存多少？怎么查看？如何修改？

我们打开redis的配置文件，搜索一下maxmemory，会发现这么一行代码：

可以看出，把这个设置打开，并且在<bytes>部分设置值之后，就可以设置redis占用内存的大小了，maxmemory是bytes字节类型，注意转换。

设置为 0 ，或者不设置这个字段，表示不限制 Redis 内存使用。

1.2生产上如何配置redis占用内存的大小？
一般推荐Redis设置内存为最大物理内存的四分之三。

1.3 如果打满了redis的使用内存会怎么样？

我们设置一下redis的缓存使用上限，我们设置为10个byte，再设置一个值，看看。

因为这个key没有加上过期时间，就会导致maxmemory异常，为了避免这个情况，我们要有缓存淘汰策略。

2.往redis里写的数据是怎么没了的?它如何删除的？

我们先来思考一个问题，在什么都不配置的情况下，redis的一个键如果是设置了过期时间的，到期之后，是不是马上就会从redis中被删除呢？

答案：如果不配置缓存淘汰策略，redis是不会把过期的key从内存中删除出去的，虽然看起来这个key已经查不到了：

让我们来思考一下，如果要删除过期的key，能有什么策略？常规能想到的有：

1）立即删除

redis一直遍历着所有被设置了过期时间的key，来检测是否已经到了过期时间，然后对它进行删除。

立即删除能保证内存中数据的最大新鲜度，因为它能保证键值对在过期后马上被删除，所占用的内存也会被释放，但这样对cpu是不友好的，因为遍历/删除都会占用cpu的时间，如果刚好碰倒cpu很忙的时候，就会给cpu造成额外的压力，产生极大的性能消耗，同时也会影响读取操作。

总结：对内存友好，对cpu不友好。

2）惰性删除

数据到达过期时间，不做处理，等下次访问该数据的时候
如果未过期，返回该数据
如果过期了，就删除这个key，返回不存在

惰性删除的缺点是，它对内存极其不友好。
如果这个key已经过期，而且是一个大key，如果这个key不被访问，就会一直存在于数据库中，那么它永远也不会被删除。我们甚至可以将这种情况视为内存泄漏-无用的垃圾数据占用了大量的内存，而服务器却不去释放他们，对于非常依赖内存的redis而言，肯定不是一个好消息。

3）定期删除策略
定期删除策略是上面两种方式的折中处理：
每隔一段时间执行一次删除过期key操作，并通过限制删除操作执行时长和频率来减少删除操作对cpu时间都的影响（有点像jvm虚拟机中能控制吞吐量的Parallel垃圾收集器）。定期轮询redis库中的时效性数据，采用随机抽取的策略，抽到过期的key就进行删除。

特点1：cpu性能占用设置有峰值，检测频率和自行控制
特点2：内存压力不是很大，长期占用内存的冷数据会被持续清理

缺点：
1）定期删除执行的时长和频率很难界定，如果执行地太频繁，或者执行时间太长，这种策略就会变为立即删除策略，消耗cpu，如果执行地太不频繁，又会像惰性删除策略一样，出现浪费内存的情况。
2）会有一直都没被抽查到的key（漏网之鱼）的存在。

这时，为了解决这些问题，我们的redis缓存淘汰策略就登场了！

3.redis缓存淘汰策略

我们打开redis的配置文件，搜索 'maxmemory-policy'

就会发现，默认的缓存淘汰策略就是什么都不淘汰。

redis的缓存淘汰策略有哪些：

1）noeviction: 不会驱逐任何key
2）allkeys-lru: 对所有key使用LRU算法进行删除
3）volatile-lru: 对所有设置了过期时间的key使用LRU算法进行删除
4）allkeys-random: 对所有key随机删除
5）volatile-random: 对所有设置了过期时间的key随机删除
6）volatile-ttl: 删除马上要过期的key
7）allkeys-lfu: 对所有key使用LFU算法进行删除
8）volatile-lfu: 对所有设置了过期时间的key使用LFU算法进行删除

上面出现了两个名词，LRU和LFU，我们先来解释一下这两个词语的意思：

LRU：
LRU是Least Recently Used的缩写，即最近最少使用，是一种常用的页面置换算法。

LFU：
即最不经常使用页置换算法，要求在页置换时置换引用计数最小的页。

一个强调的是使用频率，一个强调的是最近未使用。

我们可以先把上面的redis缓存淘汰策略进行归类：
1）是对所有key，还是对设置了过期时间的key
2）是随机删除，全部删除，还是用LRU或者LFU删除。

两个维度和四个方面，获得了八种结果。

那我们平时使用哪个呢？

如果分为一般的热数据和冷数据，那么我们都推荐使用 allkeys-lru 策略，其中一部分key经常被读写，如果在不确定业务的情况下，allkeys-lru是一个比较好的选择（被淘汰的冷数据如果又要再次被访问，则可以通过业务逻辑代码重新读入缓存中）。

如果各个key访问的频率差不多，则可以使用 allkeys-random 策略, 即读写所有元素的概率差不多。

如果要让redis根据ttl来筛选要删除的key，请使用volatile-ttl 策略。
volatile-lru 和 volatile-random 策略应用场景是: 既有要过期的key,又有持久key的实例中。 对于这类场景，我们一般使用两个单独的redis。

4.总结

今天我们学习了redis缓存的淘汰策略，注意一开始redis服务占用的缓存大小和淘汰策略都是没有配置过的，而且很少的公司会去配置，如果公司redis场景用的多，我们就要注意一下这方面了！