Redis作為當(dāng)前最常用的開源內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，性能十分高，據(jù)官方數(shù)據(jù)表示Redis讀的速度是110000次/s,寫的速度是81000次/s 。而且Redis支持?jǐn)?shù)據(jù)持久化，眾多數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲，master-slave模式數(shù)據(jù)備份等多種功能。

但是長期將Redis作為緩存使用，難免會遇到內(nèi)存空間存儲瓶頸，當(dāng)Redis內(nèi)存超出物理內(nèi)存限制時，內(nèi)存數(shù)據(jù)就會與磁盤產(chǎn)生頻繁交換，使Redis性能急劇下降。此時如何淘汰無用數(shù)據(jù)釋放空間，存儲新數(shù)據(jù)就變得尤為重要了。

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對此，Redis在生產(chǎn)環(huán)境中，采用配置參數(shù)maxmemory 的方式來限制內(nèi)存大小。當(dāng)實(shí)際存儲內(nèi)存超出maxmemory 參數(shù)值時，開發(fā)者們可以通過這幾種方法——Redis內(nèi)存淘汰策略，來決定如何騰出新空間繼續(xù)支持讀寫工作。

那么Redis內(nèi)存淘汰策略是如何工作的呢?

首先，客戶端會發(fā)起需要更多內(nèi)存的申請;

其次，Redis檢查內(nèi)存使用情況，如果實(shí)際使用內(nèi)存已經(jīng)超出maxmemory，Redis就會根據(jù)用戶配置的淘汰策略選出無用的key;

***，確認(rèn)選中數(shù)據(jù)沒有問題，成功執(zhí)行淘汰任務(wù)。

當(dāng)前Redis3.0版本支持的淘汰策略有6種：

1. volatile-lru：從設(shè)置過期時間的數(shù)據(jù)集(server.db[i].expires)中挑選出最近最少使用的數(shù)據(jù)淘汰。沒有設(shè)置過期時間的key不會被淘汰，這樣就可以在增加內(nèi)存空間的同時保證需要持久化的數(shù)據(jù)不會丟失。

2. volatile-ttl：除了淘汰機(jī)制采用LRU，策略基本上與volatile-lru相似，從設(shè)置過期時間的數(shù)據(jù)集(server.db[i].expires)中挑選將要過期的數(shù)據(jù)淘汰，ttl值越大越優(yōu)先被淘汰。

3. volatile-random：從已設(shè)置過期時間的數(shù)據(jù)集(server.db[i].expires)中任意選擇數(shù)據(jù)淘汰。當(dāng)內(nèi)存達(dá)到限制無法寫入非過期時間的數(shù)據(jù)集時，可以通過該淘汰策略在主鍵空間中隨機(jī)移除某個key。

4. allkeys-lru：從數(shù)據(jù)集(server.db[i].dict)中挑選最近最少使用的數(shù)據(jù)淘汰，該策略要淘汰的key面向的是全體key集合，而非過期的key集合。

5. allkeys-random：從數(shù)據(jù)集(server.db[i].dict)中選擇任意數(shù)據(jù)淘汰。

6. no-enviction：禁止驅(qū)逐數(shù)據(jù)，也就是當(dāng)內(nèi)存不足以容納新入數(shù)據(jù)時，新寫入操作就會報錯，請求可以繼續(xù)進(jìn)行，線上任務(wù)也不能持續(xù)進(jìn)行，采用no-enviction策略可以保證數(shù)據(jù)不被丟失，這也是系統(tǒng)默認(rèn)的一種淘汰策略。

上述是Redis的6種淘汰策略，關(guān)于使用這6種策略，開發(fā)者還需要根據(jù)自身系統(tǒng)特征，正確選擇或修改驅(qū)逐。

• 在Redis中，數(shù)據(jù)有一部分訪問頻率較高，其余部分訪問頻率較低，或者無法預(yù)測數(shù)據(jù)的使用頻率時，設(shè)置allkeys-lru是比較合適的。
• 如果所有數(shù)據(jù)訪問概率大致相等時，可以選擇allkeys-random。
• 如果研發(fā)者需要通過設(shè)置不同的ttl來判斷數(shù)據(jù)過期的先后順序，此時可以選擇volatile-ttl策略。
• 如果希望一些數(shù)據(jù)能長期被保存，而一些數(shù)據(jù)可以被淘汰掉時，選擇volatile-lru或volatile-random都是比較不錯的。
• 由于設(shè)置expire會消耗額外的內(nèi)存，如果計劃避免Redis內(nèi)存在此項(xiàng)上的浪費(fèi)，可以選用allkeys-lru 策略，這樣就可以不再設(shè)置過期時間，高效利用內(nèi)存了。

Redis緩存功能，是由edis.c文件中的freeMemoryIfNeeded函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。如果maxmemory被設(shè)置，那么每次在執(zhí)行命令錢，該函數(shù)都會被調(diào)用來判斷內(nèi)存是否夠用、釋放內(nèi)存、返回錯誤。如果沒有足夠的內(nèi)存程序主邏輯將會阻止設(shè)置了REDIS_COM_DENYOOM flag的命令執(zhí)行，對其返回command not allowed when used memory > ‘maxmemory’的錯誤消息。

區(qū)分不同的淘汰策略選擇不同的key，Redis淘汰策略主要分為LRU淘汰、TTL淘汰、隨機(jī)淘汰三種機(jī)制。

LRU淘汰

LRU(Least recently used，最近最少使用)算法根據(jù)數(shù)據(jù)的歷史訪問記錄來進(jìn)行淘汰數(shù)據(jù)，其核心思想是“如果數(shù)據(jù)最近被訪問過，那么將來被訪問的幾率也更高”。

在服務(wù)器配置中保存了 lru 計數(shù)器 server.lrulock，會定時(redis 定時程序 serverCorn())更新，server.lrulock 的值是根據(jù) server.unixtime 計算出來進(jìn)行排序的，然后選擇最近使用時間最久的數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除。另外，從 struct redisObject 中可以發(fā)現(xiàn)，每一個 redis 對象都會設(shè)置相應(yīng)的 lru。每一次訪問數(shù)據(jù)，會更新對應(yīng)redisObject.lru。

在Redis中，LRU算法是一個近似算法，默認(rèn)情況下，Redis會隨機(jī)挑選5個鍵，并從中選擇一個最久未使用的key進(jìn)行淘汰。在配置文件中，按maxmemory-samples選項(xiàng)進(jìn)行配置，選項(xiàng)配置越大，消耗時間就越長，但結(jié)構(gòu)也就越精準(zhǔn)。

TTL淘汰

Redis 數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中保存了鍵值對過期時間的表，即 redisDb.expires。與 LRU 數(shù)據(jù)淘汰機(jī)制類似，TTL 數(shù)據(jù)淘汰機(jī)制中會先從過期時間的表中隨機(jī)挑選幾個鍵值對，取出其中 ttl ***的鍵值對淘汰。同樣，TTL淘汰策略并不是面向所有過期時間的表中最快過期的鍵值對，而只是隨機(jī)挑選的幾個鍵值對。

隨機(jī)淘汰

在隨機(jī)淘汰的場景下獲取待刪除的鍵值對，隨機(jī)找hash桶再次hash指定位置的dictEntry即可。

Redis中的淘汰機(jī)制都是幾近于算法實(shí)現(xiàn)的，主要從性能和可靠性上做平衡，所以并不是完全可靠，所以開發(fā)者們在充分了解Redis淘汰策略之后還應(yīng)在平時多主動設(shè)置或更新key的expire時間，主動刪除沒有價值的數(shù)據(jù)，提升Redis整體性能和空間。