Redis 对过期数据的处理方法

在 redis 中,对于已经过期的数据,redis 采用两种策略来处理这些数据,分别是惰性删除和定期删除

惰性删除

惰性删除不会去主动删除数据,而是在访问数据的时候,再检查当前键值是否过期,如果过期则执行删除并返回 null 给客户端,如果没有过期则返回正常信息给客户端。

它的优点是简单,不需要对过期的数据做额外的处理,只有在每次访问的时候才会检查键值是否过期,缺点是删除过期键不及时,造成了一定的空间浪费。

源码

定期删除

定期删除:redis会周期性的随机测试一批设置了过期时间的key并进行处理。测试到的已过期的key将被删除。

具体的算法如下:

  • redis配置项hz定义了servercron任务的执行周期,默认为10,代表了每秒执行10次;
  • 每次过期key清理的时间不超过cpu时间的25%,比如hz默认为10,则一次清理时间最大为25ms;
  • 清理时依次遍历所有的db;
  • 从db中随机取20个key,判断是否过期,若过期,则逐出;
  • 若有5个以上key过期,则重复步骤4,否则遍历下一个db;
  • 在清理过程中,若达到了25%cpu时间,退出清理过程;

虽然redis的确是不断的删除一些过期数据,但是很多没有设置过期时间的数据也会越来越多,那么redis内存不够用的时候是怎么处理的呢?这里我们就会谈到淘汰策略

redis内存淘汰策略

当redis的内存超过最大允许的内存之后,redis会触发内存淘汰策略,删除一些不常用的数据,以保证redis服务器的正常运行

在redis 4.0以前,redis的内存淘汰策略有以下6种

  • noeviction:当内存使用超过配置的时候会返回错误,不会驱逐任何键
  • allkeys-lru:加入键的时候,如果过限,首先通过lru算法驱逐最久没有使用的键
  • volatile-lru:加入键的时候如果过限,首先从设置了过期时间的键集合中驱逐最久没有使用的键
  • allkeys-random:加入键的时候如果过限,从所有key随机删除
  • volatile-random:加入键的时候如果过限,从过期键的集合中随机驱逐
  • volatile-ttl:从配置了过期时间的键中驱逐马上就要过期的键
  • 在redis 4.0以后,又增加了以下两种
  • volatile-lfu:从所有配置了过期时间的键中驱逐使用频率最少的键
  • allkeys-lfu:从所有键中驱逐使用频率最少的键

内存淘汰策略可以通过配置文件来修改,redis.conf对应的配置项是maxmemory-policy 修改对应的值就行,默认是noeviction

lru(the least recently used 最近最少使用)算法

如果一个数据在最近没有被访问到,那么在未来被访问的可能性也很小,因此当空间满的时候,最久没有被访问的数据最先被置换(淘汰)

lru算法通常通过双向链表来实现,添加元素的时候,直接插入表头,访问元素的时候,先判断元素是否在链表中存在,如果存在就把该元素移动至表头,所以链表的元素排列顺序就是元素最近被访问的顺序,当内存达到设置阈值时,lru队尾的元素由于被访问的时间线较远,会优先踢出

但是在redis中,并没有严格实行lru算法,之所以这样是因为lru需要消耗大量的额外内存,需要对现有的数据结构进行较大的改造,近似lru算法采用在现有数据结构的基础上使用随机采样法来淘汰元素,能达到和lru算法非常近似的效果。redis的 lru算法给每个key增加了一个额外的长度为24bit的小字段,记录最后一次被访问的时间戳。

redis通过maxmemory-samples 5配置,对key进行采样淘汰。同时在redis3.0以后添加了淘汰池进一步提升了淘汰准确度。

但是lru算法是存在一定的问题

例如,这表示随着时间的推移,四个不同的键访问。每个“〜”字符为一秒钟,而“ |” 最后一行是当前时刻。

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