Redis作為一種高性能的鍵值存儲(chǔ)系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于緩存、消息中間件等場(chǎng)景。在Redis中，數(shù)據(jù)的過(guò)期策略和淘汰策略對(duì)于內(nèi)存管理和系統(tǒng)性能至關(guān)重要。本文將詳細(xì)介紹Redis的過(guò)期策略和淘汰策略，并提供相應(yīng)的例子代碼。

一、Redis的過(guò)期策略

Redis支持對(duì)鍵值對(duì)設(shè)置過(guò)期時(shí)間，當(dāng)過(guò)期時(shí)間到達(dá)時(shí)，Redis會(huì)自動(dòng)觸發(fā)過(guò)期鍵刪除策略，將過(guò)期的鍵值對(duì)從內(nèi)存中刪除以釋放內(nèi)存空間。Redis主要采用了以下幾種過(guò)期策略：

1. 定時(shí)刪除

定時(shí)刪除策略會(huì)為每個(gè)設(shè)置了過(guò)期時(shí)間的鍵創(chuàng)建一個(gè)定時(shí)器，當(dāng)過(guò)期時(shí)間到達(dá)時(shí)，自動(dòng)刪除該鍵。這種策略可以確保鍵在過(guò)期時(shí)間到達(dá)時(shí)立即被刪除，但會(huì)占用大量的CPU資源，尤其是在存在大量設(shè)置了過(guò)期時(shí)間的鍵時(shí)，CPU開(kāi)銷會(huì)非常高。Redis并不推薦這種策略，因?yàn)樗鼤?huì)嚴(yán)重影響Redis的性能。

2. 惰性刪除

惰性刪除策略不會(huì)主動(dòng)刪除過(guò)期的鍵，而是在每次訪問(wèn)鍵時(shí)，檢查該鍵是否過(guò)期，如果過(guò)期則刪除。這種策略對(duì)CPU友好，因?yàn)橹挥性趯?shí)際需要該鍵時(shí)才會(huì)進(jìn)行過(guò)期檢查。但是，它可能導(dǎo)致過(guò)期鍵在內(nèi)存中長(zhǎng)時(shí)間占用空間，如果過(guò)期鍵長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有被訪問(wèn)，內(nèi)存將無(wú)法得到釋放。

3. 定期刪除

定期刪除策略是定時(shí)刪除和惰性刪除的一種折中方案。Redis會(huì)周期性地執(zhí)行過(guò)期鍵掃描操作，刪除其中的過(guò)期鍵。具體掃描的頻率和數(shù)量可以通過(guò)Redis的配置文件（redis.conf）中的hz參數(shù)來(lái)設(shè)置，默認(rèn)值為10，表示每秒鐘執(zhí)行10次掃描。在掃描過(guò)程中，Redis會(huì)隨機(jī)選擇一定數(shù)量的鍵進(jìn)行檢查，并刪除其中的過(guò)期鍵。這種策略既避免了惰性刪除可能導(dǎo)致的內(nèi)存占用問(wèn)題，又減少了定時(shí)刪除對(duì)CPU資源的高消耗。

例子代碼

設(shè)置鍵的過(guò)期時(shí)間：

# Redis命令行設(shè)置過(guò)期時(shí)間
EXPIRE mykey 10 # 設(shè)置鍵mykey的過(guò)期時(shí)間為10秒

4. 隨機(jī)刪除

隨機(jī)刪除策略并不是Redis的默認(rèn)策略，但在某些場(chǎng)景下可能會(huì)使用到。它將設(shè)置過(guò)期時(shí)間的鍵放在一個(gè)字典中，并設(shè)置一個(gè)虛擬時(shí)間，每次隨機(jī)刪除字典中的一部分過(guò)期鍵。這種策略可以避免在同一時(shí)間點(diǎn)刪除過(guò)多的鍵而導(dǎo)致Redis阻塞。

二、Redis的淘汰策略

當(dāng)Redis的內(nèi)存使用達(dá)到上限時(shí)，需要按照某種策略淘汰部分?jǐn)?shù)據(jù)以釋放內(nèi)存。Redis提供了多種淘汰策略，可以在配置文件redis.conf中通過(guò)maxmemory-policy參數(shù)來(lái)設(shè)置。

1. noeviction

默認(rèn)策略，當(dāng)內(nèi)存不足以容納新寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，新寫(xiě)入操作會(huì)報(bào)錯(cuò)，但刪除和讀請(qǐng)求可以繼續(xù)。這種策略可以確保Redis內(nèi)存不會(huì)被其他進(jìn)程搶占，但可能會(huì)導(dǎo)致Redis進(jìn)程被強(qiáng)制殺死，數(shù)據(jù)全部丟失，因此不建議在生產(chǎn)環(huán)境中使用。

2. allkeys-lru

從所有key中使用LRU（最近最少使用）算法進(jìn)行淘汰。LRU算法通過(guò)記錄每個(gè)key的最近訪問(wèn)時(shí)間，淘汰最長(zhǎng)時(shí)間未被訪問(wèn)的key。適用于緩存場(chǎng)景，可以確保經(jīng)常被訪問(wèn)的數(shù)據(jù)保留在內(nèi)存中，提高緩存命中率。

3. allkeys-random

從所有key中隨機(jī)淘汰數(shù)據(jù)。這種策略不考慮key的訪問(wèn)頻率或過(guò)期時(shí)間，完全隨機(jī)選擇key進(jìn)行淘汰。在不確定哪些key是熱門數(shù)據(jù)，或者對(duì)淘汰策略沒(méi)有特殊要求的情況下，可以使用這種簡(jiǎn)單的隨機(jī)淘汰策略。

4. volatile-lru

從設(shè)置了過(guò)期時(shí)間的key中使用LRU算法進(jìn)行淘汰。這種策略只針對(duì)設(shè)置了過(guò)期時(shí)間的key進(jìn)行操作，優(yōu)先淘汰那些最近最少使用且已經(jīng)設(shè)置了過(guò)期時(shí)間的key。適用于需要設(shè)置過(guò)期時(shí)間，同時(shí)希望緩存盡可能保留熱門數(shù)據(jù)的場(chǎng)景。

5. volatile-random

從設(shè)置了過(guò)期時(shí)間的key中隨機(jī)淘汰。與allkeys-random類似，但這種策略只針對(duì)設(shè)置了過(guò)期時(shí)間的key進(jìn)行操作。在需要淘汰過(guò)期key，但又不希望完全依賴LRU算法的情況下，可以使用這種隨機(jī)淘汰策略。

6. volatile-ttl

在設(shè)置了過(guò)期時(shí)間的key中，淘汰過(guò)期時(shí)間剩余最短的。這種策略優(yōu)先淘汰那些即將過(guò)期的key，確保Redis存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)盡可能新鮮。適用于需要快速淘汰即將過(guò)期數(shù)據(jù)的場(chǎng)景，比如緩存即將失效的會(huì)話信息等。

例子代碼：

設(shè)置Redis淘汰策略：

# Redis命令行設(shè)置淘汰策略
CONFIG SET maxmemory-policy volatile-lru

或者在redis.conf配置文件中設(shè)置：

maxmemory-policy volatile-lru
maxmemory 100mb # 設(shè)置Redis最大內(nèi)存限制為100MB

三、總結(jié)

Redis的過(guò)期策略和淘汰策略對(duì)于內(nèi)存管理和系統(tǒng)性能至關(guān)重要。通過(guò)合理配置這些策略，可以確保Redis在內(nèi)存使用達(dá)到上限時(shí)，能夠按照預(yù)定的規(guī)則淘汰部分?jǐn)?shù)據(jù)，以釋放內(nèi)存空間。同時(shí)，通過(guò)合理的過(guò)期策略，可以確保過(guò)期的鍵值對(duì)能夠及時(shí)被刪除，避免內(nèi)存的浪費(fèi)。在實(shí)際應(yīng)用中，建議根據(jù)業(yè)務(wù)需求和數(shù)據(jù)特點(diǎn)，選擇最合適的過(guò)期和淘汰策略。